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ECOLE DE MEDECINE DENTAIRE THESE POUR OBTENIR LE DIPLOME D'ETAT DE DOCTEUR EN CHIRURGIE DENTAIRE Présentée et publiquement soutenue devant AixMarseille Université (Président : Monsieur le Professeur Éric BERTON) Faculté des Sciences Médicales et Paramédicales (Doyen : Monsieur le Professeur Georges LEONETTI) Ecole de Médecine Dentaire (Directeur : Monsieur le Professeur Bruno FOTI) Critères de réussite esthétique lors de pose d'implants en secteur antérieur Présentée par Thèse soutenue le Jeudi 6 Mai 2021 ATLAN DRIKES Noémie Née le 18/12/1994 Devant le jury composé de A Toulon Président : Professeur Michel RUQUET Assesseurs : Docteur Alain TOSELLO Docteur JeanHugues CATHERINE Docteur Charlotte SANTUNIONE ECOLE DE MEDECINE DENTAIRE THESE POUR OBTENIR LE DIPLOME D'ETAT DE DOCTEUR EN CHIRURGIE DENTAIRE Présentée et publiquement soutenue devant AixMarseille Université (Président : Monsieur le Professeur Éric BERTON) Faculté des Sciences Médicales et Paramédicales (Doyen : Monsieur le Professeur Georges LEONETTI) Ecole de Médecine Dentaire (Directeur : Monsieur le Professeur Bruno FOTI) Critères de réussite esthétique lors de pose d'implants en secteur antérieur Présentée par Thèse soutenue le Jeudi 6 Mai 2021 ATLAN DRIKES Noémie Née le 18/12/1994 Devant le jury composé de A Toulon Président : Professeur Michel RUQUET Assesseurs : Docteur Alain TOSELLO Docteur JeanHugues CATHERINE Docteur Charlotte SANTUNIONE ADMINISTRATION Mise à jour : sept. 2020 Professeur Professeur Professeur Professeur Raymond SANGIUOLO Henry ZATTARA André SALVADORI Jacques DEJOU Professeur Professeur Professeur Bruno FOTI Michel RUQUET Anne RASKIN Professeur Michel RUQUET Professeur Professeur Anne RASKIN Frédéric BUKIET Doyens Honoraires Doyen Assesseurs Directeurs de Départements Formation Initiale Recherche Formation Continue Charges de missions Relations Internationales Internat et Diplômes d'études spécialisées Affaires générales Professeur Professeur Docteur Hervé TASSERY Virginie MONNETCORTI Patrick TAVITIAN Responsable des Services Administratifs et Techniques Madame Katia LEONI LISTE DES ENSEIGNANTS PROFESSEURS DES UNIVERSITES PRATICIENS HOSPITALIERS DES CSERD BUKIET Frédéric (5801) FOTI Bruno (5602) LE GALL Michel (5601) MONNETCORTI Virginie (5701) ORTHLIEB JeanDaniel (5801) RASKIN Anne (5801) RUQUET Michel (5801) TARDIEU Corinne (5601) TARDIVO Delphine (5602) TASSERY Hervé (5801) PROFESSEUR DES UNIVERSITES PROFESSEURS EMERITES ABOUT Imad (65) DEJOU Jacques HUE Olivier MAITRES DE CONFERENCES DES UNIVERSITES PRATICIENS HOSPITALIERS DES CSERD ABOUDHARAM Gérard (5801) BANDON Daniel (5601) BELLONI Didier (5701) BOHAR Jacques (5601) CAMOIN Ariane (5601) CAMPANA Fabrice (5701) CATHERINE JeanHugues (5701) GAUBERT Jacques (5601) GIRAUD Thomas (5801) GIRAUDEAU Anne (5801) GUIVARC'H Maud (5801) JACQUOT Bruno (5801) LABORDE Gilles (5801) LAN Romain (5602) LAURENT Michel (5801) LAURENT Patrick (5701) MAILLE Gérald (5801) PHILIPALLIEZ Camille (5601) POMMEL Ludovic (5801) PRECKEL BernardÉric (5801) RÉ JeanPhilippe (5801) ROCHEPOGGI Philippe (5701) STEPHAN Grégory (5801) TAVITIAN Patrick (5801) TERRER Elodie (5801) TOSELLO Alain (5801) MAITRES DE CONFERENCES DES UNIVERSITES ASSOCIES BALLESTER Benot (5801) BLANCHET Isabelle (5601) MENSE Chloé (5801) SILVESTRI Frédéric (5801) ASSISTANTS HOSPITALIERS ET UNIVERSITAIRES AL AZAWI Hala (5601) ANTEZACK Angeline (5701) ARNIER Canelle (5601) BACHETDORISON Damienne (5601) CAMBON Isabelle (5601) CASAZZA Estelle (5601) CASTRO Romain (5701) DAVID Laura (5601) DEVICTOR Alix (5801) DODDS Mélina (5801) DRAUSSIN Thierry (5602) DUMAS Cathy (5701) HADJSAID Mehdi (5701) HAHNGOLETTI Larissa (5801) LIOTARD Alicia (5801) MANSUY Charlotte (5801) MARTIN William (5601) MATTERA Rémi (5601) MELLOUL Sébastien (5701) PARFU Anne (5801) PASCHEL Laura (5801) PILLIOL Virginie (5801) REPETTO Andréa (5801) ROMANET Yvan (5701) SANTUNIONE Charlotte (5801) VINAÏ Michael (5601) ASSISTANTS DES UNIVERSITES ASSOCIES GRINE Ghilès (5701) HOUVENAEGHEL Brice (5701) Intitulés des sections CNU : - - - 5801 : Dentisterie restauratrice Endodontie Prothèses FonctionDysfonction Imagerie Biomatériaux 5601 Odontologie pédiatrique et orthopédie dentofaciale 5602 : Prévention Epidémiologie Economie de la santé Odontologie légale 56ème section : Développement, croissance et prévention - - 57ème section : Chirurgie orale ; Parodontologie ; Biologie Orale - 58ème section : Réhabilitation orale - 5701 : Chirurgie orale Parodontologie Biologie orale L'auteur s'engage à respecter les droits des tiers, et notamment les droits de propriété intellectuelle. Dans l'hypothèse o la thèse comporterait des éléments protégés par un droit quelconque, l'auteur doit solliciter les autorisations nécessaires à leur utilisation, leur reproduction et leur représentation auprès du ou des titulaires des droits. L'auteur est responsable du contenu de sa thèse. Il garantit l'Université contre tout recours. Elle ne pourra en aucun cas être tenue responsable de l'atteinte aux droits d'un tiers A Monsieur le Professeur Michel RUQUET, Président du jury, Je vous remercie d'avoir accepté de présider mon jury de thèse. J'ai toujours admiré votre gentillesse envers vos étudiants, votre empathie envers les patients et votre profond dévouement pour la faculté et le pavillon dentaire. Pour la qualité de votre enseignement et l'attention et l'aide que vous nous avez toujours portée, veuillez trouver l'expression de ma vive reconnaissance et de mon profond respect. A Monsieur le Docteur Alain TOSELLO, Membre du jury, Je vous remercie d'avoir accepté de faire partie du jury de cette thèse. On ne peut oublier votre bienveillance, bonne humeur et indulgence tout au long de nos études. Vous avez toujours su nous mettre en confiance et nous guider lors des soins effectués au pavillon dentaire. Puissiezvous trouver dans ce travail, le témoignage de ma reconnaissance. A Monsieur le Docteur JeanHugues CATHERINE, Membre du jury, Je vous remercie d'avoir accepté si spontanément et gentiment la demande de faire partie de mon jury de thèse. Votre pédagogie, votre patience et votre douceur dans les enseignements théorique et pratique resteront gravés dans ma mémoire. Vous nous avez transmis l'importance d'être précis et rigoureux dans nos diagnostiques et nos soins et bienveillant envers nos patients. Veuillez trouver en ces mots l'expression de ma vive reconnaissance. A Madame le Docteur Charlotte SANTUNIONE, Ma directrice de thèse, Je te remercie de tout cœur d'avoir dirigé ce travail. Tu as accepté de m'aider et m'accompagner dans cette thèse sans hésiter. Tu t'investis de toutes tes forces dans ce que tu entreprends, tu es un exemple d'altruisme, de gentillesse, d'écoute et d'empathie. Je suis reconnaissante pour les conseils que tu m'as donnés et te remercie de ta disponibilité. Je te souhaite de mener tous tes projets professionnels et personnels à terme, merci encore. A mes parents, Je suis tellement heureuse de pouvoir écrire ces lignes pour vous remercier de tout l'amour que vous me portez, les valeurs de respect, d'empathie, d'honnêteté et le goût du travail. Je sais que vous avez toujours eu confiance en moi, vous m'avez accompagnée tout en me laissant choisir ma voie. Maman tu as toujours été si dévouée et aimante envers nous, tes enfants, et tu es depuis 6 ans une grandmère exceptionnelle. Papa j'espère te rendre fière de mon parcours et je sais à quel point c'est un bonheur pour toi de me voir arriver à ce jour après tous ses efforts et ces années de travail et persévérance. Je vous aime. A mes beauxparents, on a tellement parlé de ce jour, cette thèse, ce nouveau départ. L'amour et le respect que je vous porte va bien audelà de ce qu'on peut imaginer. Tout le soutien, la confiance, la bienveillance dont vous avez toujours fait preuve à mon égard sont pour moi le plus beau des cadeaux. Vous êtes des exemples, toujours prêt à nous aider, à nous guider quand on a besoin de vous. Annie, une super mamie qui ferait tout pour faire plaisir à ses petitsenfants et nous soulager du quotidien de parents. Laurent, merci pour tous tes conseils. Tu as suivi de près l'avancée de ce travail avec enthousiasme. Vous contribuez activement à la construction de notre vie familiale et professionnelle. Merci de tout cœur. A mon mari chéri depuis maintenant 7 ans. Tu m'as tellement appris et rendu folle à la fois. Je suis fière de ce qu'on construit ensemble au quotidien, de la personne que je deviens grâce à toi et aux enfants. Ta confiance et ton amour pour moi m'ont permis de dépasser mes craintes et mes doutes. Tu es pour moi un exemple de générosité, d'humilité et de positivisme. Les enfants ont de la chance d'avoir un papa aussi investi et drôle que toi. Merci d'être toujours là pour moi, mon coéquipier pour la vie, je t'aime. A mes trésors les plus précieux, mes 3 filles, Elinor, Lital et Ora. Vous êtes et serez toujours ma priorité absolue, je suis tellement fière de vous voir grandir chaque jour et progresser, devenir des petites filles pleines d'entrain, d'amour, respectueuses de votre entourage et solidaires entre vous. Je suis heureuse et reconnaissante envers D. d'avoir la force de m'occuper de vous, tout en ayant fait les études et le métier dont j'ai toujours rêvé. Vous m'avez rendu plus forte, combative, plus confiante en moi et me faites travailler chaque jour ma patience. Mes trois drôles de dames préférées : Elinor ma grande fille tellement belle et intelligente, d'une patience immense envers tes sœurs. Ma Lital, ma douceur à moi et Ora ma petite tornade, qui aime tellement les câlins. Je vous aime à l'infini A ma sœur, mon frère, merci pour tous ces fous rire, cette enfance si agréable à vos côtés. A la femme et l'homme remarquable et respectable que vous devenez. Merci Sephora et Dan d'être un tonton et tata si aimant envers mes enfants et si patients. Je nous souhaite d'être toujours unis et attentifs les uns envers les autres. A mes beauxfrères et bellessœurs, Benjamin, Nathan, Allan, Chalom, Suzanne, Debora. Un grand merci que ce soit pour les bons moments de détentes et de rigolades passés ensemble mais aussi pour toutes les fois o vous m'avez aidé, pour que je puisse réviser, remplacer en cabinet, avancer ma thèse. Pour toutes les fois o je vous ai soulé en parlant de cette thèse, et autant de fois o vous m'avez encouragé et soutenu avec amour. Merci encore, vous embellissez ma vie et je suis fière de faire partie de cette grande famille. A mes petits amours de neveux et nièces, Eden, ma plus grande fan que j'aime très fort, Mike et Elon les twins les plus beaux gosses que je connaisse et la petite dernière pour le moment, notre douce Shaily. A ma meilleur amie, Yohanna depuis je ne sais combien d'années. Ma plus fervente supportrice, ma sœur de cœur, une femme et une mère comme il y en a peu dans ce monde. Merci mille fois pour tout A ma binôme Rachel Illouz avec qui j'ai tellement appris, rigolé et papoté et qui est devenue une précieuse amie. A ma promotion dentaire, mes amis de la vac 1 et à Chany, Davys, Lionel et Léa, vous avez été si gentils avec moi durant nos études. Aux merveilleux dentistes chez qui j'ai pu travailler et beaucoup apprendre. Dr Claudine FAREAU, merci pour votre confiance en moi et toutes vos petites astuces que j'ai bien retenues. A la merveilleuse Dr Chantal ABBOU, tellement fière et heureuse d'avoir pu travailler avec vous, merci pour votre gentillesse sans limite et votre douceur, j'espère qu'on restera toujours en contact. Merci à Dr Anthony ELHAIK, un super dentiste, tu mérites tout le bonheur du monde et que tu sois toujours entouré de personnes bienveillantes. A Moncef, futur Docteur Rachidi, le roi de la chirurgie, et un confrère au top. A nos supers assistantes, Cyrille, ma petite maman du cabinet toujours aux petits soins pour nous et à Sarah pour ta volonté de toujours bien faire. A toutes les super babysitters, matresses, nounous . qui ont pris et prennent soin de mes enfants pendant qu'on travaille, merci pour tout. A ma Johanna Sroussi Darmouni chérie, à notre précieuse amitié qui ne cesse de grandir. A nos fous rires, nos déprimes, notre vie à 300%, nos enfants et nos futurs resto ! A David Haddad alias Dadou, pour ton aide exceptionnelle et spontanée. A un ami si attentionné et plein de générosité. Je te souhaite de trouver ta meilleure alliée pour la vie. Et à tous mes amis tellement chers pour moi, aux DARMOUNI, aux BITAN, ma Shanshou, aux EZAOUI, aux TUBIANA, aux MANI, aux KRIEF. SOMMAIRE D. 1. 2. B. C. 1. 2. 1. 2. 1. 2. 3. 4. INTRODUCTION . 1 I. PARTIE 1 : PROBLEMATIQUE ESTHETIQUE DU SECTEUR ANTERIEUR . 2 A. Axe de références au niveau de la face . 2 De face . 2 De profil . 3 La zone esthétique . 4 Le sourire . 4 Lèvre inférieure . 5 Les dents . 6 Axes dentaires . 6 La position des incisives centrales . 6 Taille et proportion . 7 Couleurs et états de surfaces . 8 La gencive . 9 1. Composition de la gencive . 9 2. Qualité de la gencive . 10 E. Objectifs esthétiques en implantologie . 11 Le PES de Furhauser et al, 2005 . 11 Le Pink esthetic score/White esthetic score de Belser et coll. (2009) . 14 II. PARTIE 2 : IMPORTANCE DE LA PLANIFICATION IMPLANTAIRE . 15 La situation idéale de l'implant en secteur antérieur . 15 Situation de l'implant dans le sens mésio distal . 15 Situation de l'implant dans le sens vestibulolingual . 16 Situation de l'implant dans le sens vertical (ou coronoapical) : . 17 L'examen clinique préimplantaire . 18 Entretien avec le patient . 18 Examen clinique . 18 Exo buccal . 18 Endo buccal . 18 Examen radiologique pré implantaire . 20 Radiographie panoramique . 20 Radio rétro alvéolaire . 20 Principes de la tomographie à faisceau conique ou Cone Beam (CBCT) . 21 D. Etablissement d'un montage directeur et guide radiologique . 22 Empreintes et montage en articulateur . 22 Elaboration du guide radiologique . 23 Interprétation des images radiographiques et choix des implants . 26 1. Méthode de base : dents radio opaques . 26 2. Méthode du double scanner . 27 3. Indexation des moulages . 28 F. Réalisation du guide chirurgical . 29 Les impératifs de la réalisation du guide chirurgical . 29 Les critères anatomiques . 29 Les critères prothétiques . 29 Asepsie . 29 Critères chirurgicaux . 29 Choix du type de guide chirurgical . 30 1. 2. 3. 1. 2. 1. 2. 3. 1. 2. 1. 2. A. B. C. E. 1. C. D. G. Confection Fabrication Assisté par Ordinateur (CFAO) : Exemple avec le logiciel Simplant et les Surgi Guide de chez Materialise Dental . 31 1. De la planification implantaire à la fabrication du guide . 31 2. Le procédé de fabrication du guide chirurgical par la méthode numérique : l'exemple de la stéréolithographie . 32 1. 2. 1. 2. III. PARTIE 3 : POSE DE L'IMPLANT ET AMENAGEMENTS TISSULAIRES ASSOCIES . 34 A. Profil d'émergence . 34 1. Définitions . 34 Intérêts du profil d'émergence . 35 2. B. Choix de l'implant . 36 Implants enfouis ou implants non enfouis ? . 36 L'implant non enfoui ou trans muqueux (tissu level) . 36 L'implant enfoui ou juxta osseux (bone level) . 36 2. Détermination de la position de l'implant et choix du pilier implantaire . 37 Position de l'implant . 37 Choix des piliers implantaires . 38 La phase chirurgicale. 39 Classification des pertes de tissus ostéomuqueux du secteur antérieur . 39 Protocole en un ou deux temps chirurgical ? . 40 Deux temps chirurgicaux . 40 Un temps chirurgical . 40 3. Mise en place chirurgical des implants . 41 Matériel chirurgical . 41 Préparation du patient et de l'équipe soignante . 42 Phase chirurgicale . 43 Les aménagements tissulaires . 44 Aménagements muqueux . 44 Augmentation du volume de la crête . 45 Technique de régénération papillaire . 47 Aménagement osseux . 48 La greffe facette : Veener Grafting . 49 La greffe en onlay . 50 La greffe en selle . 50 Augmentation des contours par régénération osseuse guidée ou ROG . 51 IV. PARTIE 4 : PHASE PROTHETIQUE . 52 A. Rôle du provisoire . 52 Prothèse transitoire préimplantaire ou précicatrisation . 52 Prothèse amovible . 53 Bridge collé en résine ou céramométal . 53 Le concept TOBBI (temporary orthodontic bonding bridge for implant) . 54 Restauration provisoire sur le ou les implants . 54 Au premier temps chirurgical . 55 Au second temps chirurgical . 56 Intérêt et difficulté de rétablir le profil d'émergence sur prothèse implantoportée . 56 Différentes techniques d'aménagement du profil d'émergence avec le provisoire . 58 B. Choix et caractéristiques du pilier implantaire . 60 Les différents types de piliers et leurs indications . 60 Piliers pour prothèse scellée . 60 Piliers pour prothèse vissée . 61 L'esthétique et la santé de la muqueuse péri implantaire . 62 Position de la muqueuse marginale . 62 Contour muqueux . 62 Teinte de la muqueuse . 63 Piliers conventionnels préfabriqués ou anatomique ? . 63 Pilier prothétique anatomique . 63 Piliers prothétiques préfabriqués . 65 Rattrapage d'axe en prothèse implanto portée . 66 Le pilier ASC de chez Nobel Biocare . 66 La connexion InLink sur les implants Axiom de chez Anthogyr . 66 3. 4. 1. 2. 1. 2. 1. 2. C. Le concept du Platform switching . 67 1. Naissance du concept . 67 Intérêt du concept platform switching . 68 2. Sur le plan biologique . 68 Sur le plan biomécanique . 68 Sur le plan esthétique . 68 D. Restauration définitive . 70 L'empreinte en prothèse fixé implantaire : . 70 Technique des transferts repositionnés ou empreinte fermée . 70 Technique des transferts transvissés et emportés ou pickup ou empreinte ouverte . 72 Technique avec transferts clipés et emportés ou snap on . 73 Forme générale . 74 Profil d'émergence et empreinte adaptée . 74 Position du point de contact et influence sur l'esthétique . 76 3. Considérations occlusales . 77 4. Maintenir la santé des tissus périimplantaire . 79 CONCLUSION . 80 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES . I Table des Figures Figure 1 : Lignes de références horizontales (Chiche G, Pinault A. , 1996) . 2 Figure 2 : Ligne esthetique de Rickets (the dentalist) . 3 Figure 3 : Schéma et photo d'un profil droit, convexe et concave. Un profil légèrement convexe est souhaitable. . 3 Figure 4 : Rapport entre la lèvre inférieur et la ligne des bords libres . 5 Figure 5 : Inclinaison des axes des incisives et canines maxillaires . 6 Figure 6 : Rapport et position des incisives centrales par rapport aux autres dents antérieurs . 6 Figure 7 : Différents rapports largeur/hauteur des incisives centrales . 7 Figure 8 : Point de contact interdentaires des dents antérieures . 7 Figure 9 : Nombre d'or appliqué au sourire . 8 Figure 10 : Les différents composants de la gencive . 10 Figure 11 : Parodonte fin et festonné . 10 Figure 12 : Parodonte plat et épais . 11 Figure 13 : Tableau du score esthétique du rose (d'après Furhauser et al, 2005) . 12 Figure 14 : Application du PES avant (a) et après traitement (b) . 13 Figure 15 : Changement du PES après maturation osseuse et après pose de couronne implantoporté . 13 Figure 16 : Situation correct de l'implant dans le sens mésiodistal . 16 Figure 17 : Positionnement vestibulo lingual idéal de l'implant . 16 Figure 18 : Situation correct de l'implant dans le sens vertical . 17 Figure 19 . 19 Figure 20 : radiographie panoramique mettant en évidence un pilier canin large . 20 Figure 21 : montage directeur sur articulateur . 22 Figure 22 : Guide radiologique d'un patient édenté total au maxillaire. Il s'agit d'un duplicata de la prothèse d'usage. Les dents et le palais sont en résine radio opaques. . 24 Figure 23 : Vue palatine du guide radiologique. La position du guide est maintenue en bouche grâce à une clé intermaxillaire. . 24 Figure 24 : Essayage du guide en situation clinique pour validation esthétique et fonctionnelle (par P Margossian, P Mariani et G Laborde) . 24 Figure 25 : Visualisation sur le scanner du projet prothétique et du volume osseux afin de choisir la longueur, le diamètre et l'axe de l'implant . 25 Figure 26 : Simulation du projet prothétique par set up en cire transformé en dents radio opaques . 26 Figure 27 : Les 3 stades de la technique du double scanner avec le logiciel NobelClinician . 27 Figure 28 : Superposition des images scannées du modèle sur l'image 3D issue du logiciel d'imagerie et confection virtuelle du guide . 28 Figure 29 : Guide chirurgical NobelGuide avec clavette transosseuse de stabilisation. Les forages sont réalisés au travers de cylindres de guidage directifs. . 29 Figure 30 : Tableau du type de guide chirurgical en fonction de l'édentement. . 30 Figure 31 : Mesure mesio distal en vue rapprochée . 31 Figure 32 : Contrôle de l'axe des implants avec le wax up . 31 Figure 33 : Modélisation des cylindres en regard des implants . 33 Figure 34 : Mise en place des tubes en titane autour des guides cylindriques correspondant à chaque implant . 33 Figure 35 : Guide fini en résine Dental SG . 33 Figure 36 : Sur dent naturelle, le profil d'émergence est lié à la topographie des tissus dentaires calcifiés et des tissus mous. . 34 Figure 37 : En prothèse fixée sur implant, le profil d'émergence prothétique est lié au diamètre cervical, à la conicité des surfaces et à celle des tissus mous. . 35 Figure 38 : Différence d'enfouissement entre l'implant tissue level et bone level . 37 Figure 39 : Classification de Pallaci et Ericsson . 39 Figure 40 : Table de chirurgie préparée pour une pose d'implant . 42 Figure 41 : Les différents sites donneurs intra buccaux . 45 Figure 42 : Lambeaux à incisions curvilignes : Son but est de créer une base plus large pour conserver une meilleure vascularisation. . 46 Figure 43 : Les positions du greffon en fonction de l'aménagement désiré . 47 Figure 44 : schéma d'un lambeau antérieur avec incision horizontale palatine . 48 Figure 45 : schéma d'une incision demi lunaire allant de distal en mésial permettant de réaliser la papille mésiale . 48 Figure 46 : schéma d'une incision demi lunaire de mésial en distal permettant de réaliser la papille distale . 48 Figure 47 : Schéma d'une greffe facette . 49 Figure 48 : Schéma d'une greffe en onlay . 50 Figure 50 : Cas clinique d'absence de la dent 22 sur un patient de 88 ans (De Dr Attal JP et Dr Trilet G 2015) . 53 Figure 51 : Bridge avec ailette palatine en céramique . 53 Figure 52 : Bridge en bouche après collage, polymérisation et dépose de la digue . 54 Figure 53 : Conception du bridge TOBBI pour le remplacement de deux incisives centrales le jour de l'extraction . 54 Figure 54 : Vue de face de la cicatrisation des papilles induites par la prothèse provisoire . 55 Figure 55 (a) : Mise en place d'un pilier provisoire en vue d'une mise en charge immédiate. (53) . 55 Figure 55 (b) : Préparation du pilier provisoire. . 55 Figure 55 (c) : Restauration provisoire du sourire de la patiente immédiatement après la pose de l'implant. . 56 Figure 56 : Angle d'émergence de la dent représenté par l'angle beta. Le profil d'émergence est plus vertical au niveau radiculaire qu'au niveau coronaire (Estrabaud 1994) . 56 Figure 57 : Convexité physiologique évitant la stagnation alimentaire et soutenant les tissus environnants (Lautrou 1997) . 57 Figure 58 : La présence de la papille est avérée lorsque la distance entre le point de contact et la crête osseuse n'excède pas 5 mm (Sharma, Park 2010) . 57 Figure 59 (a) Vue lingual du modèle de travail reproduisant la morphologie des papilles (b) Bonne adaptation du provisoire sur le modèle de travail . 59 Figure 60 : Empreinte secondaire avec un transfert personnalisé reproduisant la forme des papilles (Dr Guillaume Gardon Mollard) . 59 Figure 61 : Schéma d'un pilier vissé sur implant pour couronne prothétique scellée . 60 Figure 63 : Photographie d'une prothèse transvissée sur chacun des piliers coniques . 61 Figure 64 : Pilier individuel en zircone réalisé en technique CAO/CFAO (Procera, nobel biocare) remplaçant une incisive centrale maxillaire. Le profil est concave en vestibulaire et le contour est plat dans la zone interproximale de la partie sous muqueuse du pilier. . 62 Figure 65 (a) pilier individuel en zircone pour remplacer 2 incisives centrales de configuration adéquate pour soutenir le tissu mou et les couronnes (b) pour les même sites les piliers sont trop courts et le joint piliercouronne est situé en position trop sous muqueuse . 62 Figure 66 : Une réplique d'implant est mise en place et vissée sur le transfert . 64 Figure 67 : Un silicone fluide pour fausse gencive est injecté autour de l'ensemble transfertréplique sur environ 5mm de hauteur . 64 Figure 68 : La fausse gencive sur le plâtre simule le manchon épithélial autour de l'implant . 64 Figure 69 : Schéma du rattrapage d'axe possible avec le pilier angulé ASC . 66 Figure 70 : Image illustrant le système Axiom InLink avec le tournevis sphérique dédié . 67 Figure 71 : Vue au microscope d'une coupe verticale de l'implant Ankylos (Dentsply Implants) avec un pilier dont le diamètre est réduit par rapport à celui de l'implant. . 67 Figure 72 : (a) Deux implants avec des piliers conventionnels placés à une distance interimplantaire Figure 73 légèrement inférieure à 3 mm. Intersection des lyses osseuses circonférentielles autour des implants qui atteint la crête osseuse interimplantaire avec risque . 69 (b) : Deux implants avec des piliers utilisant le concept de platform switching placés à une distance interimplantaire légèrement inférieure à 3 mm. La faible résorption osseuse périimplantaire circonférentielle permet le maintien de la crête osseuse . 69 Figure 74 : 4 transferts vissés sur des piliers implantaires . 70 Figure 75 : L'empreinte avec porte empreinte individuel est désinsérée sans les transferts, Transferts et répliques de piliers sont mis en place dans l'empreinte. . 71 Figure 76 : Moulage de travail intégrant transfert et répliques de piliers . 71 Figure 77 : Implant avec vis de couverture retirée Transfert avec vis longue transvissée sur l'implant . 72 Figure 79 : Après désinsertion du transfert solidaire de l'empreinte, la réplique de laboratoire de l'implant a été transvissée grâce au porteempreinte ouvert. 72 Figure 78 : Porte empreinte ménageant un accès à la tête de la vis . 72 Figure 80 : Transfert en place clipé directement sur les implants . 73 Figure 81 : Les transferts sont désinsérés avec l'empreinte pour recevoir les répliques d'implants fixées par simple pression. . 73 Figure 82 a : Les prothèses transitoires connectées aux analogues sont plongées dans le silicone (analogues en premier) et en appliquant bien le matériau sur la zone du profil d'émergence à enregistrer et en veillant à ne pas obturer les puis d'accès aux vis prothétiques (de Dr Guillaume Gardon Mollard) 74 Figure 82 b : Une fois la prise du silicone effectuée, les prothèses transitoires sont dévissées des analogues qui restent emprisonnés dans le matériau. . 75 Figure 82 c : Des transferts d'empreinte standards sont connectés et vissés aux analogues d'implant puis une résine fluide est injectée dans l'espace dévolu au profil d'émergence implantaire. . 75 Figure 82 d : Une fois la prise de la résine effectuée, les transferts d'empreinte sont dévissés et retirés du silicone. Les excès périphériques de résine sont ébarbés à la fraise de manière à pouvoir les repositionner en bouche sans interférence. . 75 Figure 82 e : L'empreinte implantaire est réalisée en technique pickup grâce à un porteempreinte individuel ouvert qui permet d'emporter les transferts personnalisés. . 75 Figure 83 : Schéma des pentes de guidage sur la face linguale des incisives maxillaires . 77 Figure 84 : Désengrènement des dents postérieurs en propulsion sur une vue frontal . 78 INTRODUCTION Notre société accorde de plus en plus d'importance aux apparences avec notamment l'avènement des réseaux sociaux. Désormais, les critères de beauté tendent à primer sur les objectifs traditionnels du soin que sont notamment le soulagement de la douleur et le rétablissement de la fonction. Dans le cadre d'une réhabilitation prothétique, le patient mettra davantage l'accent sur le résultat esthétique du traitement. Le succès esthétique de la thérapeutique prothétique implantoportée repose sur de multiples critères comme le caractère naturel du complexe gingivoprothétique. De surcroit, de nombreux facteurs influent le résultat esthétique comme l'anatomie du complexe alvéolomuqueux résiduels, les techniques et stratégies chirurgicales choisies et les moyens prothétiques mis en œuvre. En implantologie et particulièrement dans le secteur antérieur, un positionnement optimal de l'implant est un critère fondamental. L'objectif de cette thèse sera d'aborder à chaque étape du traitement les moyens mis en œuvre pour répondre aux exigences esthétiques qu'impose le secteur antérieur. Dans un premier temps, nous décrirons les critères esthétiques du secteur antérieur (I), puis nous étudierons l'importance de la planification implantaire (II). Ensuite, il s'agira d'aborder le positionnement chirurgical de l'implant et les aménagements tissulaires associés si besoin (III). Enfin, nous aborderons la phase prothétique du traitement ainsi que la gestion du profil d'émergence (IV). 1 I. PARTIE 1 : PROBLEMATIQUE ESTHETIQUE DU SECTEUR ANTERIEUR L'esthétique dans de nombreux domaines mais également en dentisterie est une science régie par de nombreuses règles et normes desquelles nous devons nous rapprocher au maximum. Toutefois, lors de leur mise en pratique le chirurgiendentiste ne doit pas perdre de vue la situation clinique qui se présente à lui, et prendre du recul quand a la possibilité de réaliser certaines réhabilitations prothétiques. La connaissance et l'analyse de l'esthétique du visage et du sourire, permettent au chirurgien dentiste et au prothésiste, d'avoir toutes les clés en main afin de répondre correctement aux exigences esthétiques imposées par le secteur antérieur maxillaire. A. Axe de références au niveau de la face La dynamique labiale lors du sourire et du rire constitue la relation sociale esthétique privilégié de nos patients. Elle représente la base diagnostique de nos décisions thérapeutiques pour atteindre le but recherché : donner au sourire un agencement agréable. 1. De face L'harmonie globale est un point important faisant intervenir plusieurs paramètres. Pour l'étudier on fait appel à des axes, des plans et points de références. Classiquement un visage harmonieux présente un plan incisif perpendiculaire au plan sagittal médian et parallèle à la ligne bipupillaire. Il se divise en trois étages égaux : L'étage supérieur : de la naissance des cheveux à la ligne ophryaque - L'étage moyen : de la ligne ophryaque au point sousnasal L'étage inférieur : du point sousnasal à la pointe du menton (1) L'axe vertical de référence (plan sagital médian), passant par le point nasion et milieu du phyltrum, sert à évaluer la position et l'orientation de la ligne interincisive et les écarts transversaux de situation des dents. La ligne bipupillaire constitue le plan horizontal de référence (2) et permet d'évaluer la direction du plan incisif, du contour gingival (harmonieux ou non), et du plan d'occlusion qui doivent être parallèle à ce dernier. (1) (3) Figure 1 : Lignes de références horizontales (Chiche G, Pinault A. , 1996) 2 2. De profil Dans les années 50, le Dr Robert Ricketts a établi un concept visant à rétablir des relations harmonieuses entre le nez, les lèvres et le menton. La ligne esthétique de Ricketts passe par la pointe du nez et pointe du menton et évalue la position des lèvres par rapport à cette ligne. Selon lui, dans une situation physiologique la ligne E passe 4 mm en avant de la lèvre supérieure et 2 mm en avant de la lèvre inférieure. Ainsi, l'étude de cette ligne s'avère utile lors de traitements orthodontiques mais également lors d'une réhabilitation prothétique du secteur antérieur : Figure 2 : Ligne esthetique de Rickets (the dentalist) En effet si le patient présente un profil convexe c'estàdire que ses lèvres sont sur ou en avant de la ligne E on favorisera des dents moins larges et moins blanches car les dents dominent déjà le sourire. En revanche on amplifiera la largueur et blancheur de ces dernières dans les cas de profils concaves pour réduire la proéminence du nez et du menton. (4) Figure 3 : Schéma et photo d'un profil droit, convexe et concave. Un profil légèrement convexe est souhaitable. (5) 3 B. La zone esthétique 1. Le sourire Un sourire esthétique est dépendant d'un agencement harmonieux des dents sur les arcades dentaires mais aussi du positionnement des lèvres et de l'aspect de la gencive entourant les dents antérieures. Les lèvres, par leur longueur et leur courbure, influencent l'importance de la surface exposée des dents par rapport à la gencive. Leur forme et leur dimension les divisent en trois types : fines, moyennes et épaisses mais il existe beaucoup de variations individuelles. On note également une influence de l'âge sur l'exposition des incisives lors du sourire. En effet les patients jeunes découvrent davantage leurs incisives maxillaires tandis qu'avec l'âge l'exposition des incisives mandibulaires augmente (1) (6) Alors qu'historiquement les critères fondamentaux pour qualifier un sourire d'esthétique étaient purement dentaires, les auteurs contemporains soulignent le rôle fondamental de l'environnement gingivale dans ce domaine. Des classifications ont été publiées, dont celle de Liebart et Collaborateurs en 2004 ayant pour but essentiel d'introduire et d'étudier la visibilité du parodonte lors du sourire (7) : - Classe 1 : ligne du sourire TRÈS haute Plus de 2mm de gencive marginale sont visibles ou plus de 2mm apicalement à la jonction amélocémentaire (JEC) sont visible sur un parodonte réduit, mais sain. Cela peut être apparenté au SOURIRE GINGIVAL. - Classe 2 : ligne du sourire haute De 0 à 2mm de gencive marginale ou apicalement à la JEC sont visibles. - Classe 3 : ligne du sourire moyenne Ne présente que les espaces interdentaires remplis ou pas par les papilles. - Classe 4 : ligne du sourire basse Le parodonte n'est pas visible. Les deux premières classes seront donc les plus difficiles à réhabiliter prothétiquement, car la jonction entre la restauration et le complexe gingival sera visible. (8) 4 2. Lèvre inférieure La ligne de la lèvre inférieure sert de guide au plan incisif et représente aussi un critère esthétique lors du sourire. Une étude réalisée dans une université de Californie publiée en 1984 par Tjan et Miller met en évidence le parallélisme de la courbure de la lèvre inférieur avec la ligne du bord libre des incisives maxillaires. Sur 454 photographies de sourires (découvrant les dents) d'étudiants en dentaire, 84. 8% présente un parallélisme de ces courbes, 13. 8 % exposent une courbe plutôt droite et seulement 1. 3% une courbe inversée. (9) Dr André Wilson Machado énonce dans son article que la courbure du contour incisif est corrélée à l'âge : celleci est plus arquée chez les patients jeunes et plus aplanie chez les sujets plus âgés. On comprend donc pourquoi la majorité des étudiants de cette étude présente cette courbure des bords libres incisifs. L'étude a également mis en évidence 3 groupes en fonction du rapport de contact entre la lèvre inférieure et la ligne des bords libres : (a) Les incisives maxillaires touchent la lèvre inférieure dans 46. 6% des cas ; (b) Les incisives maxillaires ne sont pas en contact dans 34. 6% ; (c) La lèvre inférieure recouvre le tiers incisif des dents maxillaires pour 15. 8% des photographies ; - - - (a) (b) (c) Figure 4 : Rapport entre la lèvre inférieur et la ligne des bords libres Un espace entre la lèvre inférieure et les incisives centrales à tendance à vieillir le sourire. (10) 5 C. Les dents 1. Axes dentaires Les auteurs s'accordent à dire que les axes dentaires sont inclinés de distal en mésial dans le sens apicoincisal. Cette inclinaison augmente des incisives centrales aux canines. (11) Figure 5 : Inclinaison des axes des incisives et canines maxillaires 2. La position des incisives centrales Concernant l'esthétique du sourire et plus particulièrement la composante dentaire du sourire, une attention particulière doit être portée aux incisives centrales. Selon Andre Wilson Machado, les incisives centrales sont connues comme des éléments clés, de véritables protagonistes du sourire . En premier lieu, le positionnement vertical des incisives centrales et donc de la ligne inter incisive est déterminant. En effet un léger décalage latéral de cette ligne par rapport au plan sagittal médian est moins important qu'un défaut de verticalité. (12) Deuxièmement la taille et la situation des incisives centrales par rapport aux autres dents antérieurs est fondamentale : leur bord incisif doit se trouver sous la pointe cuspidienne des canines garantissant ainsi leur dominance. De plus, le pas entre le bord libre des incisives centrales et latéral doit être compris entre 1 et 1. 5 mm pour les femmes et entre 0. 5 et 1 mm pour les hommes (13) Figure 6 : Rapport et position des incisives centrales par rapport aux autres dents antérieurs 6 3. Taille et proportion Concernant le rapport largueur/hauteur (W/H) des incisives centrales, il doit être de 75% sur 85%. Ainsi si les valeurs tendent vers 75%, les incisives auront un schéma plus long largement accepté pour les femmes alors que les ratios de 85% auront un modèle plus large plus accepté pour les hommes. (A) (B) (C) Ratio idéal entre 75 et 85% Dents longues avec un ration < 75% Dents courtes et carrées avec un ratio > 85% A B C Figure 7 : Différents rapports largeur/hauteur des incisives centrales Enfin, une symétrie maximale entre les deux incisives centrales doit être recherchée et plus particulièrement une symétrie au niveau des bords libres dont la limite acceptable est de 0. 5mm contre 2 mm au niveau de la pointe cuspidienne des canines. Les contacts interdentaires dépendent de la position et de la morphologie des dents. Ils se déplacent en apical des incisives centrales maxillaires vers les dents postérieures (14) Figure 8 : point de contact interdentaires des dents antérieures Selon Lombardi (1973), il existe un réel besoin d'une approche très détaillée, presque histologique de l'esthétique dentaire . Ainsi de nombreux auteurs ont préconisé l'utilisation du rapport 1. 618 pour déterminer les dimensions relatives des incisives centrales, latérales et des canines. 7 Ce ratio originaire de l'antiquité, a été utilisé par de nombreux artistes et mathématiciens pendant des siècles, aussi connu sous le nom de nombre d'Or ou proportion divine , et a été utilisé notamment lors de l'édification du Parthénon. (15) Appliqué au sourire le nombre d'or correspond au fait que l'incisives centrale apparait 61% plus large que la latérale, ellemême 61% plus large que la canine. Cependant ces rapports ne doivent pas être considérés comme une règle immuable, car elle conduisent à une étroitesse excessive de l'arcade maxillaire et à la compression des secteurs latéraux : d'après Preston, ce rapport n'est retrouvé que dans 17% des cas entre les incisives centrales et latérales et jamais pour les canines. Figure 9 : Nombre d'or appliqué au sourire Une étude a comparé différentes largueurs d'incisives latérales proportionnellement à l'incisive centrale. Une photographie d'un sourire féminin affichant uniquement les lèvres et les dents a été modifiée numériquement pour produire six images de proportions d'incisives latérales (52%, 57% , 62% (le nombre d'or), 67%, 72% et 77%). Les photographies ont été classées de plus attrayantes à moins attrayantes par trois groupes de personnes et les résultats révèlent que des proportions plus grandes que le nombre d'or (67% et 72%) étaient plus esthétiques révélant ainsi qu'il semble exister une forte préférence pour des incisives latérales plus larges plutôt que plus étroites. (16) 4. Couleurs et états de surfaces En odontologie, la couleur d'une dent peut être divisée en trois composantes : La luminosité est l'élément principal à identifier, elle représente la quantité de gris présente dans la dent. Elle est fonction de l'épaisseur d'émail, de son degré de minéralisation mais également de l'état de surface et l'incidence du rayon lumineux. La saturation représente la quantité de pigment. Elle diminue de la zone cervicale au bord incisif, mais également augmente avec l'âge et la diminution de l'émail. La teinte appelée aussi chromaticité est le facteur le moins déterminant et correspond à la couleur des pigments. Mais en réalité le choix de la teinte est un faux problème, toutes les dents étant jaune orangé avec des nuances plus jaunes, ou plus rouges - - - 8 suivant les cas. La luminosité reste toujours le facteur le plus important de la réussite esthétique. (JeanFrançois Lasserre) (17) En outre, l'état de surface influence la perception de la couleur car il joue un rôle majeur sur la réflexion, absorption et transmission de la lumière. Chez les patients jeunes, l'état de surface marquée accroit la réflexion de la lumière faisant apparaitre des dents plus claires alors qu'avec l'âge, il devient plus lisse et donne une impression de dents plus sombres. D. La gencive La parodontologie était autrefois un domaine de la dentisterie qui visait à maintenir la santé des tissus de soutien des dents. Actuellement le sourire est mis au premier plan de la planification du traitement, la santé parodontal et l'aspect de la gencive constitue un prérequis implantaire particulièrement dans le secteur antérieur. (18) traitements restaurateur, prothétique et indispensable aux 1. Composition de la gencive Le parodonte est constitué par l'ensemble des tissus de soutien et de maintien de la dent, qui ont entre eux une complète interdépendance anatomique et physiologique. Ces 4 tissus sont : La gencive Le ligament parodontal ou desmodonte Le cément L'os alvéolaire D'un point de vue anatomo fonctionel, le parodonte peut être scindé en deux entités distinctes : le parodonte profond (ligament parodontal, cément et os alvéolaire) et le parodonte superficiel avec la gencive. On distingue la gencive attachée de la gencive libre et de la papille interdentaire : La gencive attachée est délimitée par le fond du sulcus et la ligne mucogingivale, sa dimension est variable selon les individus et les secteurs d'une même bouche (1 à 9 mm). Elle présente une couleur corail rosé et une texture ferme (kératinisé et attachée à l'os alvéolaire sous jacent) avec un aspect en peau d'orange chez 30 à 40% des adultes La gencive libre est mesurée entre le fond du sulcus et le rebord de la gencive marginale, de couleur rosée avec une surface mate. La papille interdentaire est délimitée par la surface de contact des dents coronairement et par la crête osseuse apicalement. Lorsque le parodonte est sain, la papille remplie entièrement l'espace. Dans le cas contraire se forment des triangles noirs jugés inesthétiques. - - - - - - - 9 Figure 10 : les différents composants de la gencive Ainsi la morphologie des tissus péri implantaire après traitement doit idéalement ressembler à l'aspect des tissus péri dentaire et créer un contour gingival harmonieux par rapport aux dents adjacentes. Les tissus doivent donc être en qualité et quantité suffisante pour créer une gencive marginale et une forme interproximal compatibles avec l'aspect du tissu gingival environnant. 2. Qualité de la gencive La position du tissu gingival entourant la dent est déterminée par la hauteur de gencive kératinisé et par le niveau osseux. Selon Siebert et Lindhe, deux biotypes parodontaux ont alors été décrits : le parodonte plat et épais et le parodonte fin et festonné (19) Le parodonte mince festonné trouvé dans moins de 15% des cas est caractérisé par une gencive fine peu kératinisée, une forme osseuse sousjacente festonnée et présente souvent des déhiscences et fenestrations. Généralement, le tissu interproximal ne remplit pas complètement l'espace entre les dents adjacentes. Cette forme de gencive réagit aux agressions en créant des récessions et des résorptions de l'os entre les racines : la perte de tissus mous qui en résulte compromet le résultat esthétique global. (20) Figure 11 : Parodonte fin et festonné (19) 10 Le biotype parodontal plat et épais est caractérisé par un rideau de tissus mous plus fibreux et plus dense, une forme osseuse sousjacante plate plus épaisse et une quantité et une qualité accrues de gencive kératinisée. Ce tissu réagit aux agressions par la formation de poches. En outre ce type de parodonte est souvent associé à des dents de formes carré et plutôt larges. Le pronostic du traitement implantaire et sa stabilité sont favorables avec ce type parodontal. (21) Figure 12 : Parodonte plat et épais (19) E. Objectifs esthétiques en implantologie Au cours des vingt dernières années, l'usage largement répandu des implants a permis de restaurer la fonction masticatoire de milliers de patients édentés. Dans les premiers temps de l'ère moderne implantaire, les indications de cette thérapeutique étaient limitées aux arcades mandibulaires totalement édentées. Avec l'apparition de nouveaux matériaux, elles se sont étendues et le remplacement de quelques dents ou même d'une seule est très fréquent de nos jours (Henry et al 1996 ; Jem et al 1990) De nos jours, les patients souhaitant bénéficier d'un traitement implantaire ne cherchent pas à obtenir un ancrage osseux plus ou moins solides mais le remplacement de leur dents absentes par une prothèse stable et fonctionnelle, qui ressemble le plus possible à leurs dents naturelles. (22) 1. Le PES de Furhauser et al, 2005 Le pink esthetic score permet d'évaluer le niveau d'intégration esthétique de l'implant au niveau du secteur antérieur maxillaire. Ce dernier évalue 7 variables de tissus mous péri implantaires, notées par 0. 1 ou 2 points : 11 La papille mésiale la papille distale le niveau des tissus mous (ou niveau de la ligne d'émergence) le contour des tissus mous la qualité du procès alvéolaire en regard de l'implant la couleur de la muqueuse péri implantaire la texture de la muqueuse péri implantaire On détermine alors si les papilles sont présentes de façon complète (2 points), partielles (1 point) ou absentes (0 point) Les autres critères sont évalués en comparaison avec une dent controlatérale de référence : la dent correspondante pour le secteur antérieur et la dent voisine pour la région prémolaire molaire. (23) Note Critère descriptif 2 1 Complète Incomplète 1. Papille mésiale de la couronne restaurée 2. Papille distale de la couronne restaurée 3. Niveau apical du bord marginal de la couronne restaurée par rapport à la dent controlatérale 4. Contour de la gencive marginal de la couronne restaurée par rapport à la dent controlatérale 5. Qualité du procès alvéolaire en regard de l'implant 6. Couleur de la gencive de la dent restaurée par rapport à la dent controlatérale 7. Texture de la gencive autour de la couronne restaurée par rapport à la dent controlatérale 0 Absente Complète Incomplète Absente Différence insignifiante Différence mineure de 1 Différence majeure > 2mm < 1mm Aspect naturel Pas de déficience osseuse Pas de différence 2mm Aspect assez Aspect non naturel naturel Légère déficience osseuse Différence mineure Déficience osseuse évidente Différence majeure Pas de différence Différence mineure Différence majeure Figure 13 : Tableau du score esthétique du rose (d'après Furhauser et al, 2005) 12 Voici un cas clinique qui permet d'estimer de façon objective une modification du PES après traitement. La figure 13a montre un échec esthétique sur une couronne implanto portée en site 21. Le PES est le suivant : papille mésiale 0 ; papille distale 2 ; niveau des tissus mous 0 ; contour des tissus mous 0 ; couleur 0 ; texture 0 ; procès alvéolaire 0 ; total : 2/14 La figure 13b illustre la situation après dépose de l'implant placé trop vestibulairement, chirurgie parodontale et pose d'un nouvel implant. Le nouveau PES est largement amélioré passant de 2 à 8 : papille mésiale 1 ; papille distale 1 ; niveau 1 ; contour 0 ; couleur 2 ; texture 2 ; procès alvéolaire 1 ; total : 8/14 Figure 14 : Application du PES avant (a) et après traitement (b) Sur la figure 14 on observe l'évolution après pose de l'implant et maturation osseuse (a) et on remarque que la restauration finale après la pose de la couronne répond aux principaux critères esthétiques, le PES est élevé : 13/14 (b) Figure 15 : Changement du PES après maturation osseuse (a) et après pose de couronne implantoporté (b) 13 Belser et al ont mis au point un nouveau score afin d'analyser le plus objectivement possible le résultat esthétique concernant le rendu des tissus mous mais aussi la réussite esthétique de la couronne sur implant. Ils ont pour cela simplifié le PES en passant de sept critères à cinq, puis rajouté un WES en cinq points lui aussi qui met l'accent sur l'aspect visible de la couronne audessus du profil d'émergence. PES 1/ Papille mésiale 2/ Papille distale 3/ Profil d'émergence de vestibulaire 4/ Niveau apical du bord marginal de la couronne 5/ Convexité de la racine, couleur, texture des tissus au niveau de l'implant WES 1/ Forme de la dent restaurée 4/ Texture de la surface de la dent restaurée 5/ Translucidité de la dent restaurée 2/ Volume de la dent restaurée la muqueuse 3/ Teinte de la dent restaurée 2. Le Pink esthetic score/White esthetic score de Belser et coll. (2009) La notation se fait de la même façon pour le Pink et White esthetic score, avec un score de 0 à 2, un maximum de 10 et un seuil d'acceptation clinique de 6. Les 5 paramètres respectifs se font en comparaison directe avec la dent de référence controlatérale naturelle et donc évaluent le degré de correspondance ou non. Pour mettre en évidence la pertinence de ses critères, Belser et al ont mis au point une étude transversale rétrospective de 2 à 4 ans portant sur 45 patients traités avec un seul implant maxillaire antérieur (implantation précoce). Le PES/WES total moyen était de 14. 7 / 1. 18 : Cette valeur a permis de démontrer que le remplacement précoce implantaire d'une seule dent maxillaire antérieur est une modalité de traitement réussie et prévisible en général et d'un point de vue esthétique en particulier. Qui plus est, la pertinence du PES/WES pour l'évaluation objective du résultat esthétique des implants dentaires antérieurs a été confirmée. (24) De nombreux autres auteurs ont définis des critères d'évaluations esthétiques comme le papilla index de jemt (1997), la classification de palacci et Ericson (2001) mais encore, l'implant crown aesthetic index de Meijer et coll ayant pour but principal de faciliter l'évaluation d'un résultat esthétique en implantologie pour approuver une méthode chirurgicale ou une restauration prothétique plutôt qu'une autre. 14 II. PARTIE 2 : IMPORTANCE DE LA PLANIFICATION IMPLANTAIRE Le secteur antérieur est la zone demandant le plus de rigueur dans la gestion thérapeutique pour répondre aux impératifs physiologiques (biologique, fonctionnel, biomécanique et esthétique). Cette zone esthétique représente un véritable défi pour les praticiens car aujourd'hui le taux de succès ne se fait plus uniquement en termes de survie implantaire mais aussi en termes de résultats esthétiques. Dans cette partie nous montrerons en premier lieu qu'il est important de déterminer le positionnement idéal de l'implant puis nous présenterons les différentes étapes de la planification implantaire par la méthode traditionnelle avant la phase chirurgicale, avant de voir en dernier point la différence avec la planification numérique. A. La situation idéale de l'implant en secteur antérieur Un positionnement tridimensionnel idéal du ou des futurs implants permettra un bon support et une stabilité optimale des tissus mous et durs péri implantaires. Une malposition de moins d'1 mm et/ou de 10 d'un implant peut engendrer un mauvais résultat esthétique. Selon Buser, Martin et Belser (24), une position d'implant idéale dans les 3 dimensions est requise : - - - La situation de l'implant dans le sens mésio distal. La situation dans le sens vestibulo lingual. La situation dans le sens vertical. Ces dimensions définissent des zones de confort et des zones de danger pour une position correct de l'implant dans le maxillaire antérieur. Si l'épaulement de l'implant est placé dans les zones de danger, des complications peuvent avoir lieu, engendrant souvent des défauts esthétiques. 1. Situation de l'implant dans le sens mésio distal Dans ce sens les zones de danger sont situées à proximité des dents adjacentes. De manière générale, l'implant est orienté parallèlement à l'axe des dents adjacentes naturelles, avec une distance minimum d'au moins 1 mm voir 1. 5 mm entre la surface radiculaire et l'épaulement de l'implant ; Un espace de 7 mm entre les deux dents adjacentes est une valeur moyenne recommandée, mais ceci fluctuera en fonction de la dent à remplacer et du type implantaire choisi (comme nous le verrons dans la troisième partie). (25) Une évaluation de la perte osseuse radiologique d'implants unitaires et de leur dents adjacentes réalisée sur 58 adultes a mis en évidence une forte corrélation entre la résorption de l'os interproximal et une diminution de la distance mésiodistal. Cette relation s'observait particulièrement dans la région des incisives supérieurs. (26) 15 C'est pour cette raison qu'il faut être rigoureux quant au respect de ces distances de sécurité, (environ 7 mm entre les 2 dents adjacentes) afin d'éviter une perte osseuse et les conséquences esthétiques et biologiques qui en découlent. Figure 16 : Situation correct de l'implant dans le sens mésiodistal (25) 2. Situation de l'implant dans le sens vestibulolingual Le bord de l'épaulement de l'implant doit être positionné environ 1 mm en palatin de la ligne reliant les points d'émergences des dents adjacentes : c'est le point d'émergence idéal de l'implant. Si l'implant est positionné trop en avant ou en arrière de cette zone, l'esthétique du sourire risque d'être compromis : on parle de zone de danger. La zone de danger vestibulaire est située en avant de cette ligne virtuelle ce qui provoquera la résorption de la paroi osseuse vestibulaire ainsi qu'une récession gingivale. La zone de danger palatine débute à environ 2 mm du point d'émergence idéal de l'implant et conduit à des risques accrus de restaurations avec un surcontour prothétique trop important (ridgelap design). (27) Figure 17 : Positionnement vestibulo lingual idéal de l'implant (25) L'idéal est d'avoir une épaisseur de 2 mm en vestibulaires de l'implant et de 1 mm en palatin de ce dernier. Un minimum de 1 mm est toléré en vestibulaire. Lorsque le forage est terminé, l'épaisseur vestibulaire est facile à objectiver. Dans les cas de restaurations transvissées, nous aurons tendance à davantage situer la tête de l'implant en palatin de façon à situer l'émergence de la vis au niveau du cingulum de la future prothèse. 16 3. Situation de l'implant dans le sens vertical (ou coronoapical) : Le degré d'enfouissement de l'implant nous permet de gérer différents facteurs qui seront importants pour la gestion de l'esthétique : hauteur de la couronne clinique, profil d'émergence, position du zénith gingival et alignement des collets. Lorsque la tête de l'implant est située trop coronairement, cette dernière devient visible à travers la muqueuse et la gestion du profil d'émergence devient impossible par manque d'espace disponible. En revanche si la position de l'implant est trop apicale nous aurons une résorption osseuse puis muqueuse. (25) (28) D'après le dernier consensus de l'ITI (International Team for Implantology), il faut positionner la tête de l'implant 2 mm audelà du zénith du rebord gingival vestibulaire de la future restauration. Pour un édentement plural, il sera nécessaire d'utiliser un montage directeur pour simuler la future restauration. En fonction de cela, nous envisagerons notre guide chirurgical en ménageant un espace de 2 mm au collet des futures prothèses pour positionner l'implant. Figure 18 : Situation correct de l'implant dans le sens vertical (25) Le respect des zones de confort dans les trois sens de l'espace aboutit à un épaulement implantaire situé en position idéale, qui permet une restauration implantaire esthétique entourée de tissus périimplantaire stables. 17 B. L'examen clinique préimplantaire Le bilan pré implantaire est une étape cruciale du plan de traitement qui permet d'éviter de nombreuses complications s'il est mené rigoureusement. 1. Entretien avec le patient La première consultation est un temps fondamental dans le traitement implantaire. Elle débute classiquement par un entretien avec le patient afin de cerner sa demande, ses motivations, et de lui donner toutes les informations et les options thérapeutiques. Cet entretien permet également de se renseigner sur l'état de santé du patient qui constitue un facteur clé de décision avant d'envisager un traitement implantaire ou chirurgical. (29) Il est recommandé de faire remplir aux patients un questionnaire médical précisant leur antécédents médicaux et chirurgicaux, leur pathologies éventuelles et leur traitements médicamenteux. Le praticien doit également informer le patient au cours de cet entretien sur tout ce qui entoure et constitue l'acte envisagé (conditions de prises en charge, les techniques utilisées, le rapport bénéfice/risques . ). Comme le rappelle l'article L. 11114 du Code de la santé publique : Aucun acte médical ni aucun traitement ne peut être pratiqué sans le consentement libre et éclairé de la personne et ce consentement peut être retiré à tout moment. Le consentement du patient doit être signé et rangé dans le dossier du patient avant le début du traitement. 2. Examen clinique Exo buccal Concernant le secteur antérieur, le premier paramètre à analyser d'un point de vue exo buccal est le sourire, le rapport entre la lèvre supérieur et la ligne des collets : un sourire gingival constitue une difficulté supplémentaire pour le praticien. De plus le nombre de dents visibles lors du sourire doit être déterminé, il varie en fonction de l'amplitude du sourire ( 8 dents visibles dans 48. 6 % des cas) (30) Endo buccal L'examen endo buccal comprend : - Une inspection des arcades et des muqueuses - Une palpation digitale des crêtes édentées - Une évaluation de la mobilité des dents résiduelles - Un examen de l'occlusion - Evaluation de l'espace inter arcade et de l'harmonie inter arcade (31) 18 Au niveau de la zone esthétique , une situation favorable à la pose d'implant se traduirait par : - Une gencive épaisse, fibreuse et kératinisée - Une bonne hygiène buccodentaire - Des papilles courtes et épaisses - La ligne des collets est à prendre en compte d'autant plus que le patient présente un sourire gingival La perte osseuse doit être limité et compatible avec la pose d'implants dans un axe prothétique idéal - - Une longueur et hauteur de l'édentement compatibles avec le projet prothétique ( la longueur détermine le nombre d'implants que l'on peut mettre en place, 7mm pour un implant, 15 mm pour deux comme vu plus haut) La hauteur peut être soit diminuée par l'égression des dents antagonistes par absence de calage soit augmenté par résorption osseuse, la longueur moyenne d'une incisive centrale est de 11. 5 mm, la hauteur disponible doit être proche de celleci La figure 19 (a) représente une situation intermédiaire : 21 ne peut être conservée, bonne hygiène, parodonte satisfaisant, espace mésio distal et hauteur conservée, mais le sourire gingival implique une gestion adéquate des tissus gingivaux osseux. La figure 19 (b) est un cas défavorable avec une hygiène insuffisante, une maladie parodontale avancée, espace mésio distal et hauteur de l'édentement incompatible avec la restauration implantaire sans aménagements préalables. (30) Figure 19 (a) Figure 19 (b) 19 C. Examen radiologique pré implantaire L'établissement d'un bilan pré radiologique comme le précise la HAS dans ses recommandations. (32) implantaire impose obligatoirement une analyse 1. Radiographie panoramique Le cliché panoramique est un élément initial de tout examen radiographique préimplantaire, il offre une vision des deux arcades et permet une sélection des patients pouvant bénéficier avec profit d'un examen par imagerie sectionnelle. Les radiographies panoramiques fournissent des informations diagnostiques globales et limitées aux régions latérales mais ne donnent aucune information au niveau antéro supérieur et symphysaire. La hauteur osseuse au niveau des secteurs édentés demeure l'élément essentiel de l'examen préimplantaire. Au maxillaire, il s'agit de la hauteur disponible entre le sommet de la crête et le plancher sinusien. Au niveau de l'arcade maxillaire, des éléments anatomiques permettent de témoigner de la densité osseuse dans le secteur antérieur tel que le pilier canin et la position antérieur du sinus. Il est possible de noter une absence de hauteur osseuse au niveau postérieur mais un pilier canin large favorable à la pose d'implants. (33) Figure 20 : radiographie panoramique mettant en évidence un pilier canin large (33) 2. Radio rétro alvéolaire La contribution diagnostique des clichés rétroalvéolaire en implantologie est d'une valeur limitée dans l'évaluation quantitative des structures, et ne donne pas l'aspect tridimensionnel de l'os. Selon Mish, l'image obtenue est de haute définition et peut être utilisé : pour éliminer tout problème dentaire ou osseux très localisé. pour évaluer très précisément une structure. pour évaluer très localement la densité de la corticale. (34) 20 3. Principes de la tomographie à faisceau conique ou Cone Beam (CBCT) Le cone beam utilise un faisceau de rayons X conique et de largeur constante. Le principe est identique à celui de la radiologie conventionnelle dont se servent les praticiens tous les jours. Pour un examen radiologique pré implantaire, la technologie CBCT est actuellement l'outil le plus adapté , offrant une variété de reconstructions planes ou courbes, en orientation coronale, sagittale, oblique, panoramique ainsi que des reconstructions tridimensionnelles. Elle apporte donc plus de souplesse qu'un dentascanner avec une irradiation moins importante. (35) Cet examen radiologique tridimensionnelle peut être fait avec un guide radiologique qui permettra de confronter le projet prothétique avec l'anatomie sousjacente afin d'être le plus précis possible. Nous détaillerons ce point dans la suite de ce travail. 21 D. Etablissement d'un montage directeur et guide radiologique La réhabiliation prothétique du secteur antérieur réprésente un défi esthétique nécessitant rigueur et précision d'autant plus que l'édentement est important : Il est donc vivement conseillé d'avoir recours au guide chirurgical. Il est important de préciser que c'est le projet prothétique et donc la prothèse qui guide l'acte chirugical et non l'inverse. On parle d'implantologie guidée par la future prothèse et non plus d'implantologie guidée par l'anatomie osseuse. 1. Empreintes et montage en articulateur Après une prise d'empreinte à l'alginate pour la réalisation de nos modèles d'études, une analyse esthétique sera réalisée qui représente un préalable indispensable à toute réhabilitation prothétique antérieur (implantaire ou non). Cette analyse esthétique passe par une analyse des plans et lignes de références du visage (comme détaillée dans la première partie) mais aussi par l'utilisation de la photographie. La transmission de toutes ces informations au prothésiste peut être réalisé avec le Ditramax ; Cet instrument permet d'enregistrer les lignes de référence esthétiques de la face et de les transférer directement sur le modèle en plâtre servant à la réalisation des prothèses. Cet outil peut s'utiliser aussi bien durant la phase de diagnostic pour la réalisation du projet thérapeutique, que lors de la réalisation des dents provisoires, ou lors de la phase finale de réalisation des prothèses d'usage. Le prothésiste aura ainsi la sensation de travailler devant le patient et pourra optimiser l'intégration esthétique des prothèses. (36) Un montage sur cire (waxup ou dents du commerce) est élaboré en respectant les critères de l'analyse esthétique, puis un nouveau modèle en plâtre sera tiré à partir du modèle en cire et servira pour réaliser le guide radiologique. Le guide radiologique sera donc établit en tenant compte de la nature de l'édentement, de l'arcade antagoniste et de la prothèse envisagée. (37) Le montage directeur sur le modèle en plâtre monté sur articulateur permet d'étudier le schéma occlusal puis avec le patient de valider la position des futurs dents prothétique. Figure 21 : montage directeur sur articulateur (37) 22 2. Elaboration du guide radiologique Ce guide radiologique est un duplicata du projet prothétique réalisé en résine chargée d'un matériau radio opaque ou en résine transparente dans lequel on fore et on introduit un matériau radio opaque ( comme la gutta percha). La forme de ces guides varient en fonction du niveau d'édentement (unitaire, partiel ou total) et en fonction du support (dentaire, muqueux ou osseux). Nous allons montrer dans ce tableau les indications et les caractéristiques du guide à appui dentaire et à appui muqueux ou osseux. Type de guide radiologique Guide à appui dantaire Indication Edentement partiel du Caractéristiques Couronnes projet prothétique doivent être radio opaques, venir au contact de la gencive sur tout le rebord alvéolaire. Le palais doit rester en résine non radioopaque afin de ne pas interférer avec l'élément denté du guide. Le guide est construit sur la base d'une céroplastie de diagnostic en utilisant des dents radioopaques du commerce ou une résine chargée en sulfate de baryum. Nécessaire de construire au maxillaire le palais et les dents en matériau radio opaque afin de déterminer avec précision l'appui du guide chirurgical. Il en va de même à la mandibule ( tout le guide doit être radioopaque). bon Pour garantir un positionnement de la prothèse la prise radiographique, il est indispensable de réaliser un mordu avec un matériau rigide lors de la validation de l'occlusion du guide. lors de 23 Guide à appui muqueux ou osseux Edentement complet Figure 22 : Guide radiologique d'un patient édenté total au maxillaire. Il s'agit d'un duplicata de la prothèse d'usage. Les dents et le palais sont en résine radio opaques. (38) Figure 23 : Vue palatine du guide radiologique. La position du guide est maintenue en bouche grâce à une clé intermaxillaire. (38) Ces guides radiologiques peuvent être réaliser avec la méthode traditionelle mais aussi numérique (CFAO. ) Dans tous les cas, une excellente stabilité doit être recherchée, en utilisant en plus la mise en place d'une cale occlusale en résine, lorsque le guide n'est pas assez stable et rétentif. (39) Le but essentiel de ce guide étant de confronter le projet prothétique aux donnés anotomiques du patient. Prenons par exemple le cas d'un édentement unitaire antérieur pour expliquer l'intéret de ce type de guide. Figure 24 : Essayage du guide en situation clinique pour validation esthétique et fonctionnelle (par P Margossian, P Mariani et G Laborde) La mise en place de l'implant est déterminée par deux facteurs : le point d'impact sur la crête et son orientation. Le point d'impact permet de situer l'implant à l'aplomb de la dent 24 prothétique susjacente (et non d'une embrasure, par exemple) et de respecter les distances de sécurité idéales entre l'implant et les dents adjacentes, autorisant ainsi le remodelage d'une papille naturelle. Le choix de l'axe implantaire permet, quant à lui, d'adapter au mieux l'axe de l'implant avec celui de sa future couronne prothétique, dans le respect des règles de biomécanique. Figure 25 : Visualisation sur le scanner du projet prothétique et du volume osseux afin de choisir la longueur, le diamètre et l'axe de l'implant (40) Pour la réalisation du guide radiologique par méthode conventionnelle, une dent radio opaque est positionnée sur le moulage d'étude en plâtre, et est ensuite incluse dans une base en résine transparente de type prothèse partielle amovible. L'examen tomodensitométrique avec le guide en bouche nous permettra après une analyse des coupes de valider la faisabilité du traitement implantaire. Trois situations peuvent alors se présenter : - - - Le projet prothétique est en accord avec les structures anatomiques : il s'agit du cas idéal, la marge de manœuvre est grande et l'utilisation d'un guide chirurgical n'est pas obligatoire bien qu'elle soit en général recommandée Le projet prothétique est en complet désaccord avec l'anatomie sousjacente, on peut recourir à d'autres thérapeutique (non implantaire) ou à des techniques de reconstructions osseuses dont le volume permettrait la mise en place des implants en accord avec le projet prothétique. Le projet prothétique est en léger désaccord avec le volume osseux présent. Il est possible de recourir à la chirurgie par greffe ou expansion corticale lors de la pose de l'implant mais aussi d'utiliser des astuces prothétiques de compensation pour obtenir le résultat escompté. C'est dans ce cas que l'utilisation du guide chirurgical est fortement recommandé et permettra une insertion des implants en accord avec la position des dents prothétique. (40) 25 E. Interprétation des images radiographiques et choix des implants L'examen tridimensionnel, demandé comme un examen complémentaire en implantologie orale, doit permettre de visualiser les structures anatomiques (os, cavités, vaisseaux et nerfs) mais également de prévisualiser la prothèse finale. Il a pour objectif de valider la cohérence entre le volume osseux et le projet prothétique correspondant à l'indication implantaire. Cela signifie qu'il ne sera demandé qu'une fois le plan de traitement prothétique établi. Ce projet prothétique radiologique a pris différentes formes au fil des années : billes de métal, gutta percha. De nos jours et face aux moyens techniques disponibles, il semble désuet de continuer à utiliser ces moyens rudimentaires. 1. Méthode de base : dents radio opaques La première méthode utilise la description du guide radiologique précédemment évoquée. Ce dernier n'est en fait qu'un duplicata radioopaque du projet prothétique réalisé. Sur les images obtenues, ce guide sera donc visible et permettre d'effectuer la suite de la planification implantaire. Figure 26 : Simulation du projet prothétique par set up en cire transformé en dents radio opaques (41) Ce dispositif doit être radioopaque (uniquement les dents) et rigide, il ne doit pas émettre de signaux parasites (bruits), il doit être stable et doit pouvoir transmettre l'enveloppe des futures dents prothétiques implantaires. Ces dents radioopaques seront au contact de la muqueuse pour pouvoir mesurer l'épaisseur des tissus mous (se situant entre le matériau radioopaque et l'os). L'inconvénient de cette technique est l'impossibilité d'enlever le guide radiologique sur les images. Actuellement, les deux principaux outils informatiques modernes qui permettent de visualiser le projet prothétique sur l'imagerie tridimensionnelle sont le double scanner et l'indexation des moulages. (41) 26 2. Méthode du double scanner La technique du double scanner a été initialement décrite par Verstreken. Cette méthode consiste à réaliser deux scanners : un scanner du patient porteur de son projet prothétique type appareil amovible appelé donc guide radiologique et un scanner du projet prothétique seul. Les prérequis indispensables de ce guide avant de réaliser l'examen radiologiques sont les suivants : - Il doit être parfaitement stable et adapté aux muqueuses sousjacentes lors de l'examen radiologique. - Être calé par l'arcade antagoniste par un index occlusal le plus souvent en silicone ou en résine. - Être porteur de repères radio opaques : des cavités creusées dans la résine remplies de gutta ou des billes prêtes à être insérées dans la prothèse. la réalisation des deux scanners, deux fichiers DICOM (digital Apres imaging and communications in medecine) sont donc obtenus, le premier correspondant au patient porteur de son guide et le second correspondant au guide seul. L'ensemble des données peut donc être intégré dans l'ordinateur et lu avec des logiciels adaptés (NobelClinician, SIMPLANT. ). Ces logiciels vont tout d'abord extraire un volume osseux (fichier patient) et des points radio opaques dans le premier fichier DICoM (fig 21(a). Dans le second fichier DICoM, ils vont extraire ces mêmes points mais aussi le volume du guide (dissociable aisément car la seconde acquisition a été réalisée dans un milieu contenant de l'air, contrairement à la première ou le guide était en bouche) (fig. 21(b). De fait, les logiciels vont pouvoir associer, grâce aux différents points radioopaques, le volume de la prothèse (donc la position des dents) au volume osseux du patient (fig. 21(c). (42) (a) (b) (c) Figure 27 : Les 3 stades de la technique du double scanner avec le logiciel NobelClinician (42) Cette reconnaissance du terrain osseux permet de sélectionner les sites les plus adaptés à la pose d'implants. Une fois les sites choisis, on place virtuellement les implants et l'on pourra choisir de faire apparaitre (en plein ou en transparence) ou non la prothèse sur l'écran autant de fois que désiré, permettant une planification en fonction du volume osseux mais aussi de la futur prothèse. 27 Cette technique est valable pour tous types d'édentement (unitaires, partiels ou complets) mais nécessite des étapes de laboratoires importantes pour que la prothèse amovible corresponde le plus possible au projet prothétique final. 3. Indexation des moulages L'avantage de cette méthode par rapport à la précédente est la réduction des séances de préparation avant le scanner. En effet cette méthode consiste à utiliser l'examen tridimensionnel du patient sans dispositif particulier et une numérisation (à l'aide d'un scanner de laboratoire) du modèle d'étude initial et du modèle d'étude avec le projet prothétique (waxup). Les données DICOM du CBCT et celles des fichiers. STL concernant les deux modèles sont superposées à l'aide du logiciel d'imagerie, cette technique est l'indexation des moulages superposant 2 formats de données : l'une représentant le volume osseux (DICOM) et l'autre le projet prothétique (au format STL). L'indexation du moulage dans le volume osseux est réalisée grâce aux superpositions des pointes cuspidiennes des dents postérieures. Une fois ces étapes d'alignements réalisés, la planification implantaire est effectuée et le guide chirurgical peut être commander. (41) Figure 28 : Superposition des images scannées du modèle sur l'image 3D issue du logiciel d'imagerie et confection virtuelle du guide 28 F. Réalisation du guide chirurgical Il s'agit de la dernière étape de la planification, juste avant la chirurgie. A l'heure actuelle il existe deux grandes techniques de fabrication de guide chirurgicaux : une technique de laboratoire, o le guide est façonné à la main et tient compte de l'étude réalisée au préalable, et une technique dite usinée ou les guides sont fabriqués par des machines. Nous les appelons guide stéréolithographiques que nous détaillerons par la suite. 1. Les impératifs de la réalisation du guide chirurgical Les critères anatomiques Il est nécessaire d'évaluer l'ouverture buccale maximale du patient et les possibilités qu'elle offre à l'introduction du matériel de forage au niveau de la zone édentée. Les critères prothétiques A partir du montage directeur réalisé précédemment, un nouveau modèle en plâtre sera tiré et servira pour réaliser le guide chirurgical. Le type de guide chirurgical sera déterminé en tenant compte de la nature de l'édentement (partiel ou complet), de l'arcade antagoniste (denture naturelle ou artificielle), de la prothèse envisagée (unitaire, supraradiculaire, adjointe ou fixée). (37) Asepsie Aujourd'hui, le passage dans l'autoclave est le seul moyen d'assurer une stérilisation. En revanche, la chaleur imposée par ces méthodes risque d'endommager certains composants comme le précise Edge, qui préconise un polissage parfait suivi d'un nettoyage ultrasonique. Si cela est possible, on optera de préférence pour une stérilisation par autoclave, sinon il faudra se contenter d'une désinfection à froid avec la chlorhexidine, bétadine et un rinçage au sérum physiologique stérile juste avant la mise en bouche. (43) Critères chirurgicaux La stabilisation du guide et sa rigidité sont des éléments primordiaux pour assurer la précision de mise en place des implants. (44) Il ne doit pas interférer avec le geste chirurgical lors de l'élévation des lambeaux Il doit être compatible avec le protocole de forage. Il permet le refroidissement des forêts durant l'intervention (45) Figure 29 : Guide chirurgical NobelGuide avec clavette transosseuse de stabilisation. Les forages sont réalisés au travers de cylindres de guidage directifs. (40) 29 - - - - 2. Choix du type de guide chirurgical Figure 30 : Tableau du type de guide chirurgical en fonction de l'édentement. (35) 30 G. Confection Fabrication Assisté par Ordinateur (CFAO) : Exemple avec le logiciel Simplant et les Surgi Guide de chez Materialise Dental 1. De la planification implantaire à la fabrication du guide Le schéma reste globalement le même que nous avons vu précédemment avec quelques petites différences : Nous réalisons dans un premier temps toute notre étude pré implantaire qui nous mène jusqu'à la réalisation d'empreintes d'études et du montage en articulateur. Dès cette étape, nous devons nous assurer que l'ouverture buccale du patient est suffisante car l'empilement d'outils accompagnant l'implant peut atteindre 50 mm. Par la suite, le prothésiste réalise le montage directeur qui sera validé à la fois par le patient et le praticien. La différence se situe à ce niveau : le prothésiste réalise deux numérisation 3D, également appelées numérisation par balayage. Ceci est un procédé qui permet de mesurer les formes de la surface d'un objet pour en créer un fichier informatique utilisable sur ordinateur : fichier STL. Ce fichier est appelé modèle numérique 3D de l'objet numérisé . Il numérise le modèle d'étude édenté de façon à situer la limite des tissus mous ainsi que la limite exacte des dents puis il numérise le modèle du montage directeur validé afin d'obtenir le schéma prothétique final. Nous retrouvons donc deux fichier STL qui sont envoyés au chirurgiendentiste. Le patient passe son examen 3D sans guide radiologique (contrairement à la méthode classique) et le praticien récupère le CD contenant l'ensemble des donnés et peut dès lors commencer sa planification en 4 étapes : - Vérifier l'anatomie grâce à la navigation en vue tridimensionelle avec la possibilité de déplacer, pivoter et d'agrandir la vue 3D. - Mesurer la distance mésio distale du segment édenté tout simplement en double cliquant sur les 2 points concernés. Figure 31 : Mesure mesio distal en vue rapprochée (46) - Choisir ensuite le ou les implants dans une bibliothèque et le positionner dans les trois dimensions de l'espace. L'axe des implants est contrôlé sur le modèle en plâtre avec ou sans la présence de wax up. Figure 32 : Contrôle de l'axe des implants avec le wax up (46) - Une fois le projet terminé, il faut valider et commander le SurgiGuide. (46) 31 2. Le procédé de fabrication du guide chirurgical par la méthode numérique : l'exemple de la stéréolithographie La conception et la fabrication assistées par ordinateur permettent d'utiliser les données de la tomographie informatisée non seulement pour planifier la réhabilitation de l'implant, mais aussi pour transférer ces informations à la chirurgie. L'une de ces techniques utilise la stéréolithographie, un processus de polymérisation au laser qui fabrique un modèle anatomique et des gabarits chirurgicaux. (47) Il s'agit d'une technique de prototypage rapide qui utilise le principe de la stéréolithographie : Le principe de ce procédé consiste à polymériser couche par couche une résine photosensible liquide à l'aide d'un faisceau laser commandé par ordinateur. La plateforme sur laquelle la polymérisation a lieu, se compose d'une cuve remplie de résine liquide photo polymérisable : 1ère étape : Un laser monté sur le dessus de la cuve se déplace par incréments séquentiels de section transversale de 1 mm, qui correspond aux intervalles de coupe qui sont spécifiés lors de la procédure de formatage. Le laser polymérise par balayage couche superficielle de la résine au contact. Une fois la première tranche terminée, une table mécanique qui se trouve immédiatement sous la surface, descend de 1 mm, emportant avec elle la couche de résine préalablement polymérisée du modèle. Le laser polymérise ensuite la couche suivante qui est audessus de la couche préalablement polymérisée. De cette manière, un modèle stéréolithographique complet de la mâchoire du patient peut être créé. Environ 80% de la polymérisation totale est réalisée dans la cuve 2ième étape : La résine est ensuite durcie dans un four a ultraviolet pour compléter la solidité. (48) 3ième étape : Elagage des parties supports et ajouts des manchons métalliques au niveau des voies de forages : La machine de stéréolithographie lit également le diamètre et l'angulation des implants simulés et polymérise sélectivement la résine qui les entoure, formant un guide cylindrique qui correspond à chaque implant. Ils doivent être situés audessus de la crête gingivale sans quoi la bonne insertion du guide pourrait être compromise. Par la suite des tubes en acier inoxydables de qualité chirurgicale y seront insérés. (47) (49) 32 Figure 33 : Modélisation des cylindres en regard des implants (49) Figure 34 : Mise en place des tubes en titane autour des guides cylindriques correspondant à chaque implant (49) De plus, en fonction des logiciels choisis, plusieurs types de guide chirurgicaux sont envisageables : des guides de pointage avec passage du foret pilote uniquement, des guides de chirurgie complètement guidée, des guides à appuis dentaires, muqueux ou osseux. En fonction du type de guide désiré (de pointage ou complètement guidée), le diamètre de ces cylindres peut varier. (50) Figure 35 : Guide fini en résine Dental SG (50) Les fournisseurs de systèmes d'aide à la planification implantaire proposent d'envoyer le guide chirurgical une fois que la planification est validée par le praticien. 33 III. PARTIE 3 : POSE DE L'IMPLANT ET AMENAGEMENTS TISSULAIRES ASSOCIES Une revue de littérature scientifique établie par Martin, Belser et Buser en 2004, établit un consensus concernant les procédures cliniques et chirurgicales à respecter en implantologie afin d'optimiser l'esthétique des restaurations implantaires dans le maxillaire antérieur. Concernant la phase chirurgicale, deux notions prédominaient : L'importance d'un plan de traitement pré implantaire rigoureux qui guidera les étapes ultérieures (comme nous l'avons vu dans la deuxième partie de ce travail). Pendant la chirurgie l'accent est mis sur la sélection appropriée des implants pour éviter les implants surdimensionnés, la manipulation prudente et peu traumatisante des tissus mous et la mise en place de l'implant dans une position appropriée. Ces différentes notions seront traitées dans ce chapitre avec tout d'abord une définition de la notion du profil d'émergence. (51) A. Profil d'émergence 1. Définitions Selon Croll B. M. , le profil d'émergence des dents naturelles est la partie du contour dentaire axial s'étendant de la base du sulcus gingival vers l'environnement buccal passant par la gencive libre. Il est possible de réaliser des prothèses fixées dans 3 situations : - Sur dents naturelles - Sur secteur édenté en utilisant des dents piliers (bridge) - Sur implant En prothèse fixée sur dent naturelle, la limite cervicale adopte un profil ellipsoïdal qui suit les formes de contour du parodonte marginal et permet donc d'obtenir un enfouissement intra sulculaire identique sur la périphérie de la préparation. (52) Figure 36 : Sur dent naturelle, le profil d'émergence est lié à la topographie des tissus dentaires calcifiés et des tissus mous. (52) 34 La surface dentaire non préparée, située apicalement à la ligne de finition, constitue la zone d'information anatomique du profil d'émergence. Elle permet au prothésiste de définir le profil d'émergence. En prothèse implantoportée, on perd les repères que sont la racine, la zone intrasulculaire (zone d'information anatomique) et la gencive libre. Le profil d'émergence doit donc être recréé et la réflexion le concernant débute dès l'étape de l'analyse pré implantaire jusqu'à la phase finale. Sa réussite passe par l'utilisation de différentes techniques. (53) Figure 37 : En prothèse fixée sur implant, le profil d'émergence prothétique est lié au diamètre cervical, à la conicité des surfaces et à celle des tissus mous. (52) 2. Intérêts du profil d'émergence Sur le plan parodontal, le profil d'émergence permet : - De soutenir les tissus environnant la prothèse - De prévenir la récession gingivale - De pérenniser la santé gingivale en favorisant l'auto nettoyage et le contrôle de plaque. Sur le plan esthétique : - - Il souligne les caractères harmonieux et esthétique de la restauration en permettant de ménager des papilles interproximales (ce qui évite les trous noirs). Il permet la réplique exacte de la denture ainsi que le maintien d'un contour harmonieux des tissus mous et durs par la prothèse implantaire. Nous verrons plus précisément dans la dernière partie de cette thèse quels sont les moyens prothétiques d'aménagement de l'émergence implantaire. 35 B. Choix de l'implant 1. Implants enfouis ou implants non enfouis ? L'implant non enfoui ou trans muqueux (tissu level) L'implant transmuqueux est stabilisé audessus du niveau de la crête osseuse grâce à une plateforme implantaire qui peut être placée au niveau des tissus mous. Il est en général caractérisé par un col évasé et lisse. Pour ce type d'implant il n'y a pas d'enfouissement, donc pas de manchon muqueux disponible. La limite périphérique de la couronne repose sur la tête implantaire, le pilier est totalement recouvert par l'artifice prothétique et donc invisible. L'avantage principal de ce type d'implant est la simplification du protocole chirurgical car ils sont posés en un temps chirurgical. De plus, une haute stabilité des tissus durs et mous liée à l'interface pilier implant est constatée avec ce type d'implants. Toutefois, l'indication de ces implants est limitée : les patients à risques esthétiques importants (biotype fin, ligne de sourire haute), les cas d'un excès d'espace vertical au niveau de la région esthétique car la tête implantaire est juxta gingivale et le grisâtre du titane va colorer la muqueuse L'implant enfoui ou juxta osseux (bone level) L'implant juxta osseux est un implant foré de telle manière que la tête implantaire soit au niveau de l'os crestal c'estàdire au niveau osseux. En effet, sa limite supérieure vient affleurer la surface de la crête osseuse. L'implant est enfoui, cela permet d'obtenir un manchon muqueux par cicatrisation parodontale et donc un profil d'émergence harmonieux, donnant l'illusion d'une dent naturelle. Ce type d'implant, notamment ceux dotés d'une switchingplatform sont indiqués au niveau de la zone esthétique. Une revue systématique a été publiée en 2020 dont l'objectif est d'évaluer la perte osseuse marginale radiologique entre les implants trans muqueux et juxta osseux. Plusieurs bases de données ont été analysées dont Medline, Embase . Comprenant uniquement des articles en anglais. Après avoir trié et éliminé les doublons 20 articles ont été inclus, dont 17 articles pour l'analyse quantitative comptant un total de 2933 implants, 1427 insérés au niveau tissulaire (trans muqueux) et 1506 insérés au niveau osseux. Aucune étude n'a rapporté de différences entre les groupes en termes de taux de réussite et de survie. Dans la plupart des études, les différences entre les types d'implants dans la perte osseuse marginale n'étaient pas statistiquement significatives après une période de suivi variable comprise entre 1 et 5 ans. 36 De nombreuses autres variables cliniques et chirurgicales influenceraient donc le niveau osseux marginal et la survie des implants. (54) Figure 38 : Différence d'enfouissement entre l'implant tissue level et bone level (54) 2. Détermination de la position de l'implant et choix du pilier implantaire Position de l'implant Cette position est fonction de la restauration prévue soutenue par l'implant. Un positionnement de l'implant dans une position inadéquate compromet le résultat esthétique : Un profil d'émergence disgracieux peut être obtenu par un mauvais axe de forage ou une localisation inappropriée de l'implant. C'est pourquoi il est important de déterminer au préalable la position idéale de la couronne prothétique pour permettre le positionnement de l'implant (cf partie 2 sur la planification implantaire). Selon Palacci et Ericsson, il suffit d'avoir une mauvaise position d'au moins 1 millimètre pour remettre en cause le résultat esthétique. (55) Comme nous l'avons vu précédemment, le traitement implantaire dépend de 4 variables spatiales : - - - - L'angulation de l'implant La position verticale du col Le diamètre mésio distal Le diamètre vestibulo lingual (56) Pour un bon positionnement implantaire certaines valeurs doivent être respectées : - 11. 5 millimètres de distances dans les zones proximales - 1 millimètre en palatin par rapport au point d'émergence des dents adjacentes - 1 millimètre en apical par rapport à la JEC de la dent controlatérale. L'intérêt de placer correctement l'implant dans les 3 sens de l'espace est d'obtenir un profil d'émergence approprié pour maintenir l'échancrure harmonieuse de la gencive marginale. Il a été montré que 1 à 3 ans après la pose de l'implant, nous observons une récession de la gencive marginale de 1 millimètre environ dans 26% des cas. (57) 37 Choix des piliers implantaires De nos jours, le pilier n'est plus standardisé mais il dépend de l'implant. Pour la fabrication du pilier, une empreinte est réalisée directement au niveau de la plateforme de l'implant de façon à ce que le pilier implantaire individualisé puisse être réalisé par le prothésiste. La restauration future pourra alors être soit scellée soit transvissée sur le pilier. Le choix du pilier en zone antérieur est difficile et doit se faire avant l'implantation. Différents types de piliers d'implants ont été décrits pour une utilisation dans la région antérieure. Ils peuvent être classés en fonction de la méthode de raccordement à la restauration, de la matière, du procédé de fabrication et de la couleur. (52) La méthode de raccordement implantaire correspond au type de connexion implantaire. Nous retrouvons alors les piliers à connexion interne et les piliers à connexion externe : - - Le pilier à connexion externe est peu utilisé dans le secteur antérieur car il entrane une limitation de la place disponible pour le pilier implantaire et la restauration définitive. Ceci est dû à la hauteur de l'hexagone externe. Le pilier à connexion interne permet de disposer d'un espace vertical plus important. Nous obtenons un complexe pilier couronne plus naturel. Ce sont les piliers à utiliser dans les reconstructions du secteur esthétique. Par ailleurs, nous retrouvons des piliers avec différentes teintes, cela dépend du type de matériau utilisé pour la fabrication du pilier. Il existe des piliers en titane, en alliage d'or, en oxyde de zirconium, en zircone ou en titane. C'est surtout le type de gencive du patient qui va permettre le choix du matériau. En effet chez un patient avec un biotype fin, nous aurons tendance à utiliser un pilier implantaire en céramique car nous aurons un plus fort risque de récession. De cette façon si la récession se produit nous limiterons le risque d'apparition d'un bandeau métallique. 38 C. La phase chirurgicale 1. Classification des pertes de tissus ostéomuqueux du secteur antérieur La plupart du temps les patients nécessitant des implants ont perdu une ou plusieurs parois osseuses ce qui peut entraner une récession gingivale avec perte de l'harmonie gingivale globale. Les docteurs Patrick Palacci et Ingvar Ericsson ont conçu et présenté une classification aujourd'hui mondialement reconnue permettant d'évaluer les cas à traiter en fonction des résorptions de tissus durs, mous ainsi que les papilles interdentaires mettant en lumière la difficulté croissante de restitution ad integrum . (58) Figure 39 : Classification de Pallaci et Ericsson Le système de classification de Pallaci Ericsson divise les sites d'implantation en quatre classes selon les dimensions verticales et horizontales de la perte tissulaire : Perte verticale : - Classe I : Papilles intactes ou légèrement réduites - Classe II : Perte limitée de papilles (moins de 50%) - Classe III : Pertes sévères de papilles - Classe IV : Absence de papille (crête édentée) Perte horizontale : - Classe A : Tissus vestibulaires intacts ou légèrement réduits - Classe B : Perte limitée de tissus vestibulaires - Classe C : Perte sévère de tissu vestibulaire - Classe D : Perte extrême de tissu vestibulaire, souvent avec une quantité limitée de muqueuse attachée. (59) Ainsi, une classe IA ne nécessitera qu'un minimum d'étapes chirurgicales tandis qu'une classe IVD aura recours à des augmentations de volumes osseux et gingivaux avant, pendant ou après la mise en place des implants. 39 2. Protocole en un ou deux temps chirurgical ? Deux temps chirurgicaux Le protocole en deux temps chirurgicaux implique généralement l'usage de l'implant au contact osseux ( bone level ) et le pilier prothétique qui est au contact de la gencive. Le premier temps chirurgical consiste à : - Soulever un lambeau - Poser un implant - Adjoindre une vis de couverture - Rabattre le lambeau pour enfouir l'implant sous la gencive et l'isoler de la cavité buccale La seconde chirurgie est entreprise au terme d'une cicatrisation de 2 à 6 mois, à l'abri de toute contamination bactérienne et de sollicitations biomécaniques. Elle consiste à : Localiser l'implant et le dégager de toute repousse osseuse - - Visser un pilier de cicatrisation - Suturer les tissus mous autour du pilier de cicatrisation pour permettre le début de la cicatrisation gingivale. La cicatrisation gingivale et sa maturation s'étendent sur une période de 6 à 8 semaines. Le pilier de cicatrisation est alors dévissé pour entreprendre les étapes prothétiques (empreinte et fabrication de la prothèse provisoire ou d'usage). Un temps chirurgical Le protocole en un temps chirurgical est originellement réalisé avec des implants en une pièce (implant à col transgingival). C'estàdire que l'implant et son col en une pièce sont au contact des tissus durs et de la gencive ( tissue level ). Cependant ce protocole peut aussi s'appliquer à des implants de deux pièces prévues pour un protocole en deux temps chirurgicaux, mais posés selon un protocole en un temps chirurgical (pilier de cicatrisation à la place de la vis de couverture lors du 1er temps chirurgical). Les étapes sont les suivantes : - Soulever un lambeau crestal - Poser un implant à col transgingival ( tissue level ) et sa vis de cicatrisation, ou un implant au niveau crestal ( bone level ) avec pilier de cicatrisation transgingival. - Suturer le lambeau autour du col de l'implant trans gingival ou du pilier de cicatrisation La cicatrisation est transgingivale, ouverte sur la cavité buccale. Elle n'est pas à l'abri des forces exercées par la langue et les joues. Au terme de la cicatrisation osseuse, la vis de cicatrisation (pour un implant en une pièce) ou le pilier de cicatrisation (pour un implant en deux pièces) est dévissé pour entreprendre les étapes prothétiques. Les dimensions du pilier de cicatrisation doivent : - Assurer le soutien des tissus mous - Ne pas empêcher une suture sans tension des tissus mous 40 Les réponses tant des tissus durs que des tissus mous ne sont pas affectés par le protocole chirurgical choisi, en 1 ou 2 temps. Une méta analyse exhaustive publiée en 2001 par Boioli et al, comparant les deux protocoles, montre que quel que soit le site osseux (mandibule ou maxillaire) ou le type de restauration (unitaire, partielle ou complète), les taux de succès clinique à long terme ne diffèrent pas selon les protocoles, en un ou deux temps chirurgicaux. (60) Les protocoles en un ou deux temps sont équivalents, ils n'entretiennent pas de relation de substitution mais de complémentarité. L'arsenal thérapeutique à la disposition du praticien est ainsi élargi. De nos jours, le protocole en un temps est devenu un protocole standard : - - Il ne nécessite qu'une seule chirurgie Il permet de contrôler l'ostéo intégration durant la phase de cicatrisation. En revanche, certaines situations spécifiques requièrent l'application d'un protocole en deux temps : - Stabilité primaire déficiente - Environnement biomécanique spécifiques (parafonctions, anomalies occlusales, port d'une prothèse amovible qu'il n'est pas possible d'évider ) - Hygiène insuffisantes, traitements parodontaux non réalisés - Exigences esthétiques lorsque : le positionnement des tissus mous à l'issue de la phase de cicatrisation est difficile à anticiper avec précision. Un surplus de tissu mou sera nécessaire pour améliorer le résultat esthétique. Il peut être obtenu par un effet de tente en plaçant un pilier de cicatrisation enfoui au lieu d'une vis de cicatrisation. La gencive présente un déficit en quantité et qualité. L'enfouissement permet de récréer de meilleures conditions préparatoires à une augmentation ultérieure du volume des tissus mous, par greffe osseuse ou de tissu conjonctif. - Augmentation tissulaire prévue. En effet, une exposition précoce peut avoir des conséquences sur le volume osseux régénéré. Cependant, un protocole de semi enfouissement avec placement d'un pilier de cicatrisation est aussi envisageable dans le cas d'une régénération osseuse et d'une pose de l'implant simultanées lorsque l'hygiène buccale est satisfaisante. (57) 3. Mise en place chirurgical des implants Matériel chirurgical La table de chirurgie, recouverte d'un champ stérile, reçoit les instruments de chirurgie. La trousse chirurgicale comprend les habituels instruments de chirurgie buccale : - Seringue anesthésique - Miroir - Manches de bistouri - Décolleurs - Ecarteurs. - Précelles et précelles à œillet - Porte aiguille - Ciseaux - Canule d'aspiration et tuyau stérile 41 Une fois préparée, la table chirurgicale est recouverte par le champ stérile qui viendra secondairement couvrir le patient. Tous les éléments non stérilisables devant être manipulés par le chirurgien ou l'aide opératoire, comme la poignée du scialytique ou le tuyau d'aspiration, sont recouverts de films adhésifs stériles ou de gaines stériles. Figure 40 : Table de chirurgie préparée pour une pose d'implant Une deuxième table ou une zone des meubles dentaires sert de support au moteur d'implantologie. Un cordon et un micromoteur autoclavables ainsi qu'une ligne d'irrigation stérile permettant l'utilisation abondante de sérum physiologique sont des conditions que ne remplissent pas les micromoteurs de l'unit du cabinet. Un contre angle réducteur 1/20 ou 1/32 permet d'obtenir les vitesses de rotation de l'ordre de 750 à 1500 tr/min recommandées pour la pose d'implants avec un couple suffisant. Préparation du patient et de l'équipe soignante Une prémédication sédative n'est pas indispensable mais elle peut être prescrite selon le nombre d'implants à poser, l'état du patient et la durée de l'intervention. L'hydroxyzine (Atarax) peut être prescrite pour ses qualités anxiolytique, antiallergique, anticholinergique et antihistaminique. Le traitement antibiotique, systématique en postopératoire, peut être prescrit à partir du matin de l'intervention. Un antalgique est donné avant le début de la chirurgie afin de rendre moins désagréable la période post opératoire immédiate en prenant le relais de l'anesthésie locale dès la fin de son action. La réalisation, avant l'intervention, d'un bain de bouche à la chlorhexidine permet d'abaisser le taux de bactéries intrabuccales et diminue les risques d'infection postopératoire. 42 Quant à l'équipe soignante, le chirurgiendentiste et son aide portent une tenue complète de protection destinée à prévenir une transmission contaminante : Le port d'une charlotte, d'un masque filtrant, de surchaussures et pour finir de lunettes de protection. Le lavage chirurgical des mains et leur séchage. L'enfilage d'une surblouse stérile à usage unique. Le port de gants stériles. (61) - - - - Phase chirurgicale Une anesthésie locale assure une absence de douleur au patient pendant toute la durée de l'intervention. Le chlorhydrate d'articaïne utilisé avec un dosage d'adrénaline à 1/100 000 dans la muqueuse et à 1/200 000 dans la fibromuqueuse permet d'obtenir ce résultat. L'incision et l'élévation du lambeau : Un lambeau de pleine épaisseur est élevé. Pour cela une incision crestale légèrement déportée en palatin sera réalisée (environ 4 mm en arrière de la crête alvéolaire) avec une lame de 15. Des incisions nettes avec des instruments tranchants doivent être réalisées. Les incisions de décharges verticales pourront être effectuées de deux façons, en fonction de l'espace mésio distal présent. Si l'espace mésio distal est faible, les papilles seront comprises dans ce lambeau (on réalisera une extension des incisions en intra sulculaire en vestibulaire des dents adjacentes, suivies d'incisions verticales débutant au niveau de l'angle distal de ces dents) alors que si cet espace est suffisant, les papilles seront préservées : l'incision sera faite à une distance de 1 à 2 mm de la dent adjacente. Une étude prospective publiée par G GomezRoman en 2001, a examiné la perte osseuse crestale interproximale survenant après la mise en place d'implants en utilisant deux modèles de lambeaux différents : widely flap (les papilles sont inclues dans le lambeau) et limited flap (il respecte les papilles). Les résultats ont été les suivants : - Le jour de la pose de la couronne, la perte osseuse verticale était de 0. 29 mm pour les lambeaux limités et de 0. 79 mm pour les lambeaux étendus. - Une année après cette pose, les résultats sont restés identiques pour les lambeaux limités tandis qu'ils ont atteint 1. 12 mm de résorption pour les lambeaux étendus. Il est donc préférable de réaliser des lambeaux limités dès que la situation le permet afin de limiter la résorption osseuse et d'obtenir de meilleurs résultats esthétiques. (62) L'ostéotomie : Dans un premier temps, il est recommandé de préparer le lit implantaire à l'aide d'une petite fraise boule de 3 mm de diamètre afin d'aplanir minutieusement la crête alvéolaire tout en faisant bien attention de ne pas éliminer le tissu osseux des secteurs adjacents aux dents bordant l'édentement. Cet os est important pour assurer le soutien et le maintien des papilles. 43 Cette petite ostéoectomie permettra de redonner à l'os une morphologie correcte pour la pose d'implant dans le secteur esthétique. (63) Cette même fraise peut également servir à entailler ou à franchir la cortical osseuse pour éviter le dérapage des forets implantaires. (61) Le forage suit ensuite la séquence préconisée par le fabricant dans le secteur antérieur comme dans les autres régions. La stabilité primaire et la position de l'implant devra cependant être soigneusement contrôlée : - En vue frontale : l'épaule de l'implant doit être idéalement positionnée à 1 mm apical de la jonction émail cément des dents adjacentes. - En vue occusale : si l'on place une sonde reliant les jonctions émail cément des dents voisines, la limite antérieure de l'épaule implantaire doit être positionnée 1 mm en palatin de cette ligne . La mise en place de l'implant, peut se faire soit à l'aide d'un tournevis, soit d'une clef à cliquet, soit d'un contre angle. Dans les deux derniers cas, il est souhaitable de disposer d'un moyen de mesure du couple appliqué à l'implant. La stabilité primaire de l'implant doit être obtenue dans tous les cas, toute mobilité de celuici se traduisant par un défaut de cicatrisation osseuse. Une vis de couverture adaptée est ensuite sélectionnée. Elle doit recouvrir l'épaulement de l'implant et elle permettra ainsi d'empêcher l'os de se former sur le sommet de l'épaulement de l'implant pendant la cicatrisation et soutiendra les tissus mous interproximaux. D. Les aménagements tissulaires La plupart du temps les patients nécessitant des implants ont perdu une ou plusieurs parois osseuses ce qui peut entraner une récession gingivale avec une perte de l'harmonie gingivales globale. L'anatomie osseuse et gingivale du site implantaire ne doit pas diriger l'implantation mais celleci doit être reconstruite et aménagée pour parvenir à des positionnements et angulations idéales des implants telles que décrites précédemment. Pour ce faire, il existe diverses techniques chirurgicales pour permettre la correction de ces défauts. 1. Aménagements muqueux Dans l'ouvrage de Patrick Palacci et Ingvar Ericsson, Esthétique et implantologie : Gestion des tissus osseux et périimplantaires , les auteurs mettent l'accent sur l'observation et la quantification la plus précise possible de l'environnement osseux et muqueux en amont de l'acte chirurgical. Le chapitre consacré à l'augmentation des tissus péri implantaire, se décompose en deux parties : l'augmentation du volume de la crête et la régénération papillaire. (64) 44 Augmentation du volume de la crête Cette intervention peut être réalisée lors de différents temps chirurgicaux. Nous pouvons le faire soit avant la mise en place des implants, soit pendant la pose des implants ou pendant la pose des piliers implantaires, soit, dans de rares cas, après la pose de la prothèse. Le résultat final obtenu ne sera pas le même selon le moment auquel nous aurons réalisé l'opération. L'augmentation peut se faire dans deux sens : vertical ou horizontal selon le besoin. Cela dépendra de l'endroit o nous allons positionner le greffon. La réussite de cette opération dépend de la bonne préparation du site receveur, de la qualité du site de prélèvement, de la bonne utilisation du greffon, du bon positionnement de celuici ainsi que de sa parfaite fixation. Choix du site de prélèvement ou site donneur : En général, le prélèvement est effectué en mésiopalatin de la première molaire, au niveau des crêtes postérieures ou au niveau des tubérosités maxillaires. Le choix de l'endroit va se faire en fonction de la quantité de tissus conjonctifs disponibles sur le site. Cependant il est également possible de prélever à plusieurs endroits sur un patient à édentements multiples. Le principal inconvénient concernera les suites opératoires qui seront moins confortables pour lui. (55) Figure 41 : Les différents sites donneurs intra buccaux (1 : palais, 2 : crête du secteur édenté, 3 : tubérosité maxillaire) (55) Préparation du site receveur : Un lambeau muccopériosté est réalisé jusqu'à la ligne de jonction mucogingivale. Audelà, le lambeau de se poursuit par un lambeau de demi épaisseur, qui permettra de diminuer la tension et permettra une bonne intégration du lambeau. Il est préférable de favoriser des incisions curvilignes car cellesci ont plusieurs avantages : - Elles sont plus longues donc permettent d'augmenter la quantité de tissu mou qui peut être incorporé. - Elles étendent la zone limite de la plaie. - Elles augmentent la surface disponible pour une coaptation du lambeau. 45 - Elles améliorent la stabilité de la plaie pendant la cicatrisation de première intention. - Elles diminuent la rétractation du lambeau. - Elles favorisent un meilleur résultat esthétique car nous obtenons moins de brèches et moins de cicatrices. Si nous augmentons de façon importante le volume, il est recommandé d'augmenter la longueur de la base du lambeau en initiant l'incision plus à distance du site implantaire pour obtenir un lambeau très curviligne. Figure 42 : Lambeaux à incisions curvilignes : Son but est de créer une base plus large pour conserver une meilleure vascularisation. (65) Préparation du greffon : Après avoir prélevé le greffon, il faut effectuer son nettoyage (la couche épithéliale doit être retirée avant de le placer). Au préalable, le site receveur doit être mesuré à l'aide d'une sonde parodontale puis le greffon doit être adapté à la bonne taille. Par ailleurs, en fonction de l'augmentation voulu, le greffon sera placé plus ou moins apicalement : - Si l'on veut augmenter la crête dans le sens horizontal, le greffon doit être positionner plus apicalement (voir schéma). - A l'inverse, si nous recherchons une augmentation dans le sens vertical, nous le placerons plus en coronaire. Pour obtenir une meilleure stabilisation et éviter les micro mouvements qui seront néfastes à sa bonne intégration, nous le suturerons en premier sur la face interne du lambeau. (55) 46 Figure 43 : Les positions du greffon en fonction de l'aménagement désiré (55) Technique de régénération papillaire Cette technique permet de recréer des papilles mésiales et distales. Pour cela, Palacci préconise de déterminer la position de la vis de couverture, puis de réaliser une première incision plus palatine pour augmenter la quantité de tissus mous disponible en vestibulaire. Ensuite il faut réaliser deux incisions de décharge qui seront plus mésialées et plus distalées audelà de la jonction muco gingivale de façon à obtenir un lambeau large et épais. A partir de ce lambeau, nous réalisons un premier pédicule à partir d'une incision demi lunaire. Ce pédicule va être pivoté de 90 degrés en mésial pour créer la papille mésiale. Un second pédicule va ensuite être réalisé à partir du lambeau et pivoté en distal pour former la papille distale. Puis des points matelassés horizontaux doivent permettre de stabiliser correctement le lambeau sans tension. Cette technique permet d'obtenir une quantité suffisante de tissus en vestibulaire. Par ailleurs, dans certains cas simples, il a été décrit également une technique avec un incision en forme de T qui peut être réalisé de chaque côté du lambeau. Les bouts de lambeaux sont glissés latéralement entre le pilier et la dent adjacente. (51) 47 Figure 44 : schéma d'un lambeau antérieur avec incision horizontale palatine (51) Figure 45 : schéma d'une incision demi lunaire allant de distal en mésial permettant de réaliser la papille mésiale Figure 46 : schéma d'une incision demi lunaire de mésial en distal permettant de réaliser la papille distale 2. Aménagement osseux La présence de déficiences osseuses localisées dans le secteur antérieur maxillaire est une situation fréquemment rencontrée. Leurs origines peuvent être soit traumatiques, soit infectieuses (parodontale ou endodontique) soit suite à une extraction ancienne. Des interventions de reconstructions osseuses sont donc nécessaires lors de la mise en place de l'implant ou en amont de cette étape. 48 Différents matériaux existent pour les réaliser : - - L'os autogène. L'os de substitution dont nous distinguons l'os allogénique, l'os xénogénique et l'os alloplastique. La crête osseuse alvéolaire dans le secteur antérieur maxillaire ne présente pas de cavité naturelle pouvant contenir les matériaux de greffe comme la cavité sinusienne. Le greffon doit donc être solide et rigide pour pouvoir être fixé sur le lit receveur. C'est pourquoi les blocs d'os corticospongieux sont le plus souvent utilisés. Trois techniques d'autogreffes sont utilisées pour le secteur antérieur, chacune étant la solution à un type de défaut osseux. La greffe facette : Veener Grafting Elle permet de restaurer les défauts horizontaux isolés : Un lambeau de pleine épaisseur est récliné pour exposer le secteur édenté atrophié. La longueur et la hauteur du site destinataire sont mesurées pour déterminer la taille du greffon nécessaire et le prélèvement se fait en général au niveau du ramus mandibulaire. Il est recommandé de perforer au préalable la corticale crestale du site receveur afin de favoriser la revascularisation du greffon. La fixation de la greffe osseuse au site receveur est ensuite réalisée à l'aide d'au moins 2 mini vis auto taraudeuses en titane (de diamètre compris entre 1. 3 et 1. 6 mm). La stabilisation initiale du greffon est cruciale, une immobilisation absolue est nécessaire pour la cicatrisation complète de la greffe osseuse sans composant fibreux. Dans la zone esthétique, une prothèse amovible est fabriquée et ajustée pour s'assurer qu'il n'y ait aucun contact sur le site greffé. Cette étude de Bedrossian, Tawfilis et Alijanian ( 2000) sur 63 patients avec topographie inadéquate de crête édenté traités avec des greffes facettes du ramus mandibulaire : Après 4 mois de cicatrisation et 187 implants placés dans les sites greffés, les greffes sont restés viables quel que soit l'âge ou l'étendue de la résorption alvéolaire chez les patients traités. La facilité de prélèvement de cette greffe en cabinet, sa résistance à long terme à la résorption et sa morbidité post opératoire minimal en font un site donneur intraoral viable pour une augmentation alvéolaire horizontale. (66) Figure 47 : Schéma d'une greffe facette (67) 49 La greffe en onlay Cette technique est indiquée lorsqu'il y a résorption de la crête sans égression des dents antagonistes. Le ramus ascendant qui permet généralement d'obtenir un greffon de à 4 mm d'épaisseur est un site donneur approprié. De même que pour la technique précédente, le greffon sera attaché à l'aide de petites vis en titane mais au préalable, un forage de la corticale permettra de créer des canaux de vascularisation ; ces saignements provenant des sites donneurs permettront d'accélérer la néovascularisation de la greffe et d'améliorer l'adhérence des tissus susjacents. (67) L'étude menée par Torres, Raoul, Lauwers et Ferri publiée en 2019 a permis de mettre en évidence l'efficacité de la greffe osseuse en onlay sur des cas de résorption extrême du maxillaire antérieur. Dixneuf patients traités pour un maxillaire antérieur sévèrement atrophié par reconstruction par greffe osseuse en onlay et restauration implantaire, ont été examinés entre 2002 et 2012. Sur 49 implants posés, le taux de survie des implants était de 91. 8 % après 8. 9 ans. Le niveau de satisfaction des patients (par réponse à un questionnaire) était de 6. 5/7. En conclusion, la procédure a un taux de survie implantaire élevé, une résorption osseuse acceptable au fil du temps et favorise la stabilité du greffon pour une fixation prothétique à long terme. (68) Figure 48 : Schéma d'une greffe en onlay (67) La greffe en selle Elle corrige les insuffisances de hauteur et de largeur. La technique opératoire reste identique aux précédentes. Une cicatrisation d'environ 6 mois est nécessaire avant la mise en place de l'implant. 50 Figure 49 : Schéma d'une greffe en selle (67) Augmentation des contours par régénération osseuse guidée ou ROG Les greffes osseuses permettent de restaurer un volume d'os suffisant pour l'insertion d'un implant mais également de recréer le volume dans le sens horizontal de la crête du maxillaire antérieur. L'objectif de la régénération osseuse guidé (ROG) est une néoformation osseuse qui permettra la régénération d'un défaut alvéolaire avant ou lors de la pose d'un implant à l'aide d'une membrane résorbable ou non résorbable. Cette membrane, mise en place entre le tissu conjonctif gingival du lambeau et l'os, crée un espace dans lequel le caillot sanguin peut se former : la présence de la membrane permet aux cellules du tissu osseux d'envahir progressivement le caillot sans que celuici ne subisse de contrainte mécanique, favorisant ainsi la régénération osseuse. Buser et al (1995) définissent les conditions de succès de la régénération osseuse guidée : - Obtention d'une cicatrisation muqueuse en première intention afin d'éviter l'exposition de la membrane. - Création et maintien d'un espace sous la membrane afin d'éviter son effondrement en utilisant des artifices d'espacement (membranes armées de titanes ) - Stabilisation et adaptation de la membrane au contact du tissu osseux sousjacent pour éviter la prolifération des souches cellulaires non ostéogéniques en utilisant des vis de fixation. - Observation d'une période de cicatrisation suffisamment longue pour obtenir une régénération complète et mature. Ainsi les autogreffes osseuses et les applications de la régénération osseuse guidée ont donc montré leur efficacité dans les techniques de reconstruction. Les études cliniques relatives à l'augmentation volumétrique de l'ancrage osseux décrivent trois protocoles possibles : - - - La technique de la régénération osseuse guidée. Les autogreffes osseuses utilisées avec une membrane. Les autogreffes osseuses utilisées sans aucun autre biomatériau. (69) 51 IV. PARTIE 4 : PHASE PROTHETIQUE : L'implant, permet de remplacer l'organe dentaire absent. La cicatrisation osseuse initiale est une étape importante afin d'arriver à l'objectif final qui est de rétablir la fonction et l'esthétique du secteur antérieur. Cette cicatrisation initiale n'est pas le seul défi des thérapeutes ni le seul souhait des patients. En effet l'implant devra être pérenne dans le temps tout en favorisant le succès esthétique au niveau de sa couronne ( blanc ) et de son environnement tissulaire ( rose ). Au vu de ces éléments et afin d'obtenir un résultat satisfaisant, il apparait nécessaire d'anticiper cette thérapeutique pour poser les bonnes indications et pour prévoir les interventions préalables et indispensables (reconstruction osseuse, gingivale ). Cette anticipation doit passer par la réalisation d'un projet prothétique afin de prévoir le résultat final. Ce projet ne peut être idéalement mené que si le dentiste, qui a réalisé la phase chirurgicale et le prothésiste, qui va entreprendre la réalisation de la prothèse, travaillent ensemble, avec les mêmes objectifs et des outils de communication adaptés. (70) Ce projet prothétique commence dès l'élaboration de la prothèse provisoire qui peut être réalisée soit dès la mise en place de l'implant, ou alors lors de la mise en fonction. Le secteur antérieur présente trois difficultés majeures que sont : la phase provisoire, la reproduction d'un profil d'émergence harmonieux et la reconstitution des papilles interdentaires. A. Rôle du provisoire L'utilisation de couronne provisoire est fortement recommandée. Elle permet la maturation des tissus mous, le confort du patient mais également un premier aperçu de la forme de la future restauration. Le plus grand avantage de la couronne provisoire est de guider la cicatrisation des tissus mous péri implantaires. Ceci permet d'obtenir une forme naturelle et esthétique, en aidant à la fabrication d'une restauration définitive s'intégrant parfaitement au niveau de la gencive. Elle permet de réaliser le profil d'émergence de la future couronne. Cette restauration provisoire peut être mise en place dès la pose de l'implant, mais dès lors qu'un aménagement muqueux ou osseux a été réalisé, il est recommandé de la poser lors de la deuxième étape chirurgicale. Une solution d'attente esthétique peut alors être réalisée à distance de l'implant : 1. Prothèse transitoire préimplantaire ou précicatrisation Le principe de base de cette restauration provisoire est de ne jamais comprimer la gencive et l'implant sousjacent et donc de ne pas solliciter prématurément l'implant pendant sa période d'ostéointégration. (71) Elle pourra être mise en place dès le premier temps chirurgical. Elle n'aura qu'un but esthétique lors de la phase de cicatrisation et n'influera à aucun moment sur la mise en forme de la gencive périimplantaire. 52 Prothèse amovible Pour son aspect économique, sa facilité d'exécution et d'adaptation, la prothèse amovible est sans doute la solution la plus fréquemment utilisée (hors secteur antérieur). Elle doit être évidée, retouchée et rebasée régulièrement pour éviter toute compression sur la zone implantée. (72) Elle présente toutefois des inconvénients de confort, de stabilité et de manque d'esthétique. Bridge collé en résine ou céramométal Le bridge collé peut être préféré si les dents voisines de l'édentement le permettent et si la supraclusion est peu marquée. Le bridge collé est une option thérapeutique soit dans l'optique de temporisation (dans le cadre de cette thèse) soit en alternative à la pose d'implant. Cette technique a été initiée dans les années 70 par Rochette, pour les bridges à ailettes métalliques. Puis en 1997, Matthias Kern est le premier à proposer une technique de bridge collé céramocéramique. Ce nouveau procédé se fait en modifiant l'architecture des préparations et en ne s'appuyant que sur une ailette : le principe du cantilever. Il existe aujourd'hui plusieurs publications validant cette technique, que ce soit en céramique à base d'oxyde de zirconium ou de disilicate de lithium. (73) Figure 50 : Cas clinique d'absence de la dent 22 sur un patient de 88 ans (De Dr Attal JP et Dr Trilet G 2015) Un bridge collé cantilever va être réalisé sur ce patient de 88 ans pour remplacer la 22 absente, avec appui canin (palatin). Figure 51 : Bridge avec ailette palatine en céramique 53 Figure 52 : Bridge en bouche après collage, polymérisation et dépose de la digue Le concept TOBBI (temporary orthodontic bonding bridge for implant) Des bases grillagées orthodontiques collées sur les faces linguales sont soudées à un fil métallique façonné sur lequel seront fixées des dents prothétiques en composite ou en résine avec ou sans fausse gencive selon la perte de substance. Ainsi conçu, ce type de bridge permet, à moindre coût, de s'affranchir de tous les types d'occlusions sans préparation des dents supports. Sa dépose et sa remise en place sont facile. Il permet d'assurer une temporisation fixe de longue durée, en particulier lorsque le patient doit attendre l'âge adulte pour bénéficier d'un traitement implantaire. Figure 53 : Conception du bridge TOBBI pour le remplacement de deux incisives centrales le jour de l'extraction (74) 2. Restauration provisoire sur le ou les implants La prothèse provisoire est un prototype de la prothèse définitive. Par ses contours mésio distaux et sa largeur, elle détermine la forme du profil d'émergence et la hauteur des futures papilles, alors que le sens vestibulolingual est responsable de la forme de la gencive libre. Pour Touati et Guez, la pression latérale douce exercée par le provisoire au niveau interdentaire guide le développement des papilles. Une pression excessive se traduirait par une hyperplasie puis une inflammation. En plus de son rôle de temporisation, la prothèse provisoire participe à la gestion du profil d'émergence et aide à la restitution des papilles. 54 Figure 54 : Vue de face de la cicatrisation des papilles induites par la prothèse provisoire Au premier temps chirurgical Il s'agit d'une pseudo mise en charge immédiate. Cette technique consiste à réaliser une prothèse provisoire qui sera placée en bouche dès l'étape de la pose de l'implant. Elle sera élaborée en légère sousocclusion afin de ne pas perturber l'ostéointégration de l'implant. En effet, juste après la pose d'implant, il s'agit simultanément d'optimiser la stabilité primaire des implants et de minimiser les contraintes mécaniques sur ce dernier. Ces efforts conjugués permettent de limiter efficacement les micromouvements à l'interface osimplant et d'obtenir l'ostéointégration. Le placement du faux moignon surmonté de la prothèse provisoire dès le premier temps favorise le maintien des tissus osseux et gingivaux, tout en améliorant l'esthétique et le confort du patient ; mais il nécessite que le patient ait une hygiène rigoureuse. (53) Figure 55 (a) : Mise en place d'un pilier provisoire en vue d'une mise en charge immédiate. (53) Figure 55 (b) : Préparation du pilier provisoire. (49) 55 immédiate) montre donc de bons résultats Figure 55 (c) : Restauration provisoire du sourire de la patiente immédiatement après la pose de l'implant. (49) Une étude prospective d'un an réalisée en 2003 par Kan, Lozada, Rungcharassaeng, a évalué le taux de réussite implantaire, la réponse tissulaire périimplantaire et le résultat esthétique d'implants antérieurs maxillaires qui ont immédiatement été mis sous provisoire. Trentecinq implants ont été placés immédiatement après extraction de la dent défaillante sur 35 patients. Les patients ont été évalués cliniquement et radiographiquement 3, 6 et 12 mois après la pose de l'implant. A 12 mois, tous les implants sont restés ostéo intégrés, tous les patients étaient satisfaits du résultat esthétique et aucun n'avait remarqué de changement au niveau gingival. Cette méthode (extraction/implantation esthétiques ; elle permet de préserver l'architecture osseuse et gingivale existante. En revanche, dès que l'on doit réaliser un aménagement muqueux ou osseux, il est préférable d'attendre la deuxième étape chirurgicale. (75) Au second temps chirurgical La restauration provisoire sera posée lors du second temps chirurgical afin de guider prothétiquement les tissus au moment o leur potentiel de cicatrisation et d'adaptation est optimal. Un transfert, ou un indicateur de positionnement implantaire, placé sur la tête de l'implant permet d'enregistrer la position de l'implant à l'aide du guide chirurgical et de réaliser la prothèse provisoire pour la mettre en place lors du second temps chirurgical. Intérêt et difficulté de rétablir le profil d'émergence sur prothèse implantoportée Comme nous l'avons vu dans la troisième partie, le profil d'émergence d'une dent naturelle est caractérisé par l'angle d'émergence formé par le grand axe de la dent et l'inclinaison de ses faces axiales au niveau cervical. Figure 56 : Angle d'émergence de la dent représenté par l'angle beta. Le profil d'émergence est plus vertical au niveau radiculaire qu'au niveau coronaire (Estrabaud 1994) 56 Pour une restauration prothétique, il correspond au profil de la construction axiale prothétique au départ du joint dentoprothétique. La surface dentaire non préparée, située apicalement à la ligne de finition, constitue la zone d'information anatomique du profil d'émergence. Elle permet au technicien de laboratoire de définir le profil d'émergence. En prothèse implantoportée, on perd les repères que sont la racine, la zone intrasulculaire (zone d'information anatomique) et la gencive libre. Le profil d'émergence doit donc être recréé et la réflexion le concernant débute dès l'étape de l'analyse préimplantaire jusqu'à la phase finale. (45) Les intérêts du profil d'émergence sont multiples : - Sur le plan parodontal, le profil d'émergence permet : De soutenir les tissus environnant la prothèse. De prévenir la récession gingivale. De pérenniser la santé gingivale en favorisant l'auto nettoyage et le contrôle de plaque. Figure 57 : Convexité physiologique évitant la stagnation alimentaire et soutenant les tissus environnants (Lautrou 1997) - Sur le plan esthétique : Il souligne le caractère harmonieux et esthétique de la restauration en permettant de ménager des papilles interproximales (ce qui évite les trous noirs) Il permet la réplique exacte de la denture ainsi que le maintien d'un contour harmonieux des tissus mous et durs par la prothèse implantaire. Figure 58 : La présence de la papille est avérée lorsque la distance entre le point de contact et la crête osseuse n'excède pas 5 mm (Sharma, Park 2010) 57 Différentes techniques d'aménagement du profil d'émergence avec le provisoire - Reproduction du profil d'émergence par gingivoplastie : Au cours du second temps chirurgical (environ 6 mois après la pose), les vis de couvertures sont remplacées par des piliers de cicatrisation. Ceuxci sont laissés en bouche 8 semaines, puis retirés pour une prise d'empreinte avec des transferts transvissés dans les implants. Une prise d'empreinte hâtive lors de cette seconde phase produit un modèle de travail avec une gencive enflée et immature et entrane un risque d'établir la profondeur sousgingivale de l'épaulement du pilier prothétique au mauvais endroit. C'est pourquoi, on élargira légèrement l'évasement gingival au niveau des implants pour créer une émergence prothétique plus harmonieuse entre la portion sousgingival et supragingivale des restaurations implantoportées. Des prothèses provisoires individuelles transvissées sont ensuite confectionnées sur le modèle grâce à des piliers temporaires. Les piliers de cicatrisations sont retirés au rendezvous suivant et une légère gingivoplastie est effectuée afin de recréer l'émergence gingivale produite sur le modèle de travail. (76) - Reproduction du profil d'émergence original sur la restauration finale avec la couronne provisoire : Cette reproduction débute au stade du pilier de cicatrisation. Sur le modèle issu d'une empreinte préliminaire, on réalise une prothèse provisoire en accord avec la cire du projet thérapeutique. Un profil d'émergence circulaire est préparé autour de l'analogue de l'implant, anticipant le contour de la future couronne. Le transfert d'empreinte sert de pilier provisoire et du matériau composite est déposé dans l'espace qui le sépare de l'évasement réalisé dans le plâtre. Le pilier est préparé d'après une clef en silicone du projet en cire et une couronne provisoire en résine est réalisée. Elle est scellée sur l'implant à travers le pilier provisoire. La pression exercée sur les tissus mous environnants provoque leur blanchiment et peut aboutir à un processus de remodelage dynamique et à la formation de papilles rampantes . Après environ 3 mois de cicatrisation, un transfert d'empreinte personnalisé est réalisé car un transfert conventionnel ne pourrait pas soutenir les tissus mous modelés par la restauration provisoire. (77) - Reproduction sur la restauration finale d'un profil d'émergence modifié par aménagement progressif du contour cervical de la prothèse provisoire : Une autre technique consiste à un aménagement progressif des tissus mous périimplantaires par modification successive du contour cervical de la prothèse provisoire. A partir du modèle issu de l'empreinte préliminaire, une cire de diagnostic est réalisée. La prothèse provisoire est réalisée sur ce modèle non détouré, elle est scellée en bouche sur le pilier provisoire. Des insatisfactions relevées sur le profil d'émergence et les papilles interproximales peuvent être améliorées par des ajouts progressifs de résine acrylique au collet de la couronne provisoire qui remodèlent les contours des tissus mous. Après 2 mois d'évaluation, l'empreinte peut être prise. La couronne provisoire ayant été modifiée au fauteuil, le modèle en plâtre ne peut plus être utilisé pour réaliser un transfert d'empreinte personnalisé. Une empreinte de la couronne 58 provisoire sera utilisée pour réaliser le transfert d'empreinte personnalisée (utilisé pour l'empreinte secondaire). (78) (b) (a) Figure 59 (a) Vue lingual du modèle de travail reproduisant la morphologie des papilles (b) Bonne adaptation du provisoire sur le modèle de travail (77) Figure 60 : Empreinte secondaire avec un transfert personnalisé reproduisant la forme des papilles (Dr Guillaume Gardon Mollard) 59 B. Choix et caractéristiques du pilier implantaire Le pilier est la pièce prothétique qui permet la connexion de la couronne sur l'implant. Ce faux moignon implantaire est un facteur déterminant du résultat esthétique car il conditionne le profil d'émergence de la restauration implantoportée ; il assure la transition entre la section ronde de l'implant et la forme cervicale de la dent à remplacer. Il existe divers types de piliers implantaires, mais ils sont toujours conçus selon les mêmes principes : - Une partie juxta et intraimplantaire qui va englober la tête de l'implant sousjacent et inclure l'hexagone antirotationnel. - Une partie transgingivale qui initiera le profil d'émergence et qui évoluera dès le niveau juxtagingival vers la forme d'un faux moignon conventionnel, aux parois convergentes mais suffisamment rétentives. (79) Deux grandes familles de piliers prothétiques coexistent : - - Les piliers pour prothèse transvissée (coniques, UCLA ou angulé). Les piliers pour prothèse scellée (usinés ou surcoulés). Quand le pilier est contenu dans la restauration prothétique céramométallique, on parle de couronne monobloc transvissée. 1. Les différents types de piliers et leurs indications Piliers pour prothèse scellée De manière similaire au scellement d'une prothèse fixée sur pilier dentaire, la prothèse implantaire est cimentée (ou collée) sur un pilier prothétique, luimême vissé dans le pas de vis interne de l'implant. La prothèse est donc constituée de deux étages audessus de l'implant : un étage vissé et un étage scellé. Figure 61 : Schéma d'un pilier vissé sur implant pour couronne prothétique scellée Ces piliers peuvent être usinés en titane, en céramique ou en zircone. Leur mise en œuvre est simple et ne nécessite pas de surcoulée. Les piliers en céramique ou zircone seront préférés dans le secteur antérieur ou l'esthétique est important ou si la gencive est particulièrement fine et visible. Le pilier UCLA Or offre tous les avantages esthétiques et fonctionnels lorsqu'il est utilisé comme faux moignon transvissé en infrastructure d'une restauration scellée. 60 Piliers pour prothèse vissée La rétention de la prothèse se fait au moyen d'une ou de deux vis : - Soit la prothèse est directement transvissée dans le pas de vis interne de l'implant. - Soit la prothèse est transvissée dans le pas de vis interne d'un pilier de faible hauteur (pilier conique, MultiUnit), luimême vissé dans le pas de vis interne de l'implant. Ce type de conception, vissé sur vissé est plutôt utilisé dans les cas de restaurations plurales. Figure 63 : Photographie d'une prothèse transvissée sur chacun des piliers coniques Pour des raisons esthétiques et fonctionnelles, les prothèses fixées transvissées sont aujourd'hui le plus souvent réalisées sur des piliers coniques pour permettant une tolérance importante à un parallélisme déficient des implants. Quant aux piliers angulés à 25%, ils permettront de corriger des problèmes d'angulation (ce qui est très important en secteur antérieur), de faciliter l'hygiène et d'améliorer l'esthétique. Il est possible d'affirmer que les prothèses implantaires devraient être vissées à chaque fois que cela est possible pour plusieurs raisons : - Pour ses possibilités de réintervention grâce au puis d'accès à la vis. - Le respect des tissus périimplantaires. En effet, les ciments utilisés en prothèse scellée, font courir un risque important de mucosites et périimplantites. Bien qu'il existe des techniques permettant de matriser ces excès de ciment, ce risque est toujours présent. La prothèse vissée présente l'énorme avantage d'éliminer ce risque. La prothèse vissée est plus simple d'utilisation, par un nombre moins important de manipulations cliniques que la prothèse scellée. - - Pour gérer les situations cliniques o l'espace prothétique disponible est très faible, et o il sera difficile de placer à la fois le pilier, l'armature prothétique et la cosmétique. En revanche pour compenser un mauvais positionnement et/ou une mauvaise angulation de l'implant, il faut avoir recours à un pilier angulé (standard ou anatomique) sur lequel la prothèse sera obligatoirement scellée. Ce qui est particulièrement intéressant en secteur antérieur pour éviter des aberrations esthétiques et fonctionnelles. 61 2. L'esthétique et la santé de la muqueuse péri implantaire : Pour permettre une esthétique la plus durable possible et supportant l'agression prothétique, la muqueuse périimplantaire doit remplir certaines conditions. On parle de sa santé, de son biotype, de sa structure et de son épaisseur qui jouera un rôle essentiel par rapport au choix du pilier. Position de la muqueuse marginale Après la cicatrisation et la réouverture d'un site implantaire, la position de la muqueuse marginale est déterminée par le profil sous muqueux du pilier. Cette partie sousmuqueuse du pilier réalise la jonction entre la plateforme de l'implant et la limite marginale de la couronne, procurant ainsi un diamètre rond au niveau du col implantaire et une configuration anatomique individuelle au niveau du joint couronnepilier. Pour diminuer les risques d'une éventuelle récession de la muqueuse vestibulaire, le profil sous muqueux du pilier doit être concave au niveau vestibulaire. Cela augmente la largeur de la muqueuse vestibulaire et permet ainsi d'obtenir un tissu mou périimplantaire plus stable. (80) Figure 64 : Pilier individuel en zircone réalisé en technique CAO/CFAO (Procera, nobel biocare) remplaçant une incisive centrale maxillaire. Le profil est concave en vestibulaire et le contour est plat dans la zone interproximale de la partie sous muqueuse du pilier. (81) Contour muqueux Par rapport à la muqueuse marginale vestibulaire, la hauteur de tissu mou interproximal (papille) entre une dent naturelle et un implant dépend de deux facteurs : le niveau osseux interproximal de la dent adjacente et la forme des surfaces adjacentes dentpilier. Les parties sousmuqueuses interproximales du pilier doivent avoir un profil concave ou plat en fonction de la dimension mésiodistale au niveau du joint piliercouronne. Exception faite des implants mal positionnées, le profil ne doit pas être convexe, ce qui permet de laisser suffisamment d'épaisseur de tissu mou pour rétablir une hauteur de papille physiologique. Le contour muqueux obtenu présente un feston naturel si le rebord marginal vestibulaire ainsi que la papille interproximale sont correctement soutenus par le profil du pilier et la forme du joint dentpilier adjacente. (82) (83) (b) (a) Figure 65 (a) pilier individuel en zircone pour remplacer 2 incisives centrales de configuration adéquate pour soutenir le tissu mou et les couronnes (b) pour les même sites les piliers sont trop courts et le joint piliercouronne est situé en position trop sous muqueuse (75) 62 Teinte de la muqueuse L'esthétique des tissus mous périimplantaires s'apprécie non seulement en fonction de l'architecture muqueuse mais également de la couleur des tissus mous. Dans une étude clinique contrôlée, des piliers en titane ou en or réalisés pour des couronnes céramométalliques ont été comparés à des piliers en oxyde d'alumine supportant des couronnes tout céramique. Les auteurs indiquent des différences cliniques notables au niveau de la teinte des tissus mous dans les deux groupes expérimentaux par rapport à la dent naturelle controlatérale : les restaurations tout céramique sur pilier en oxyde d'alumine induisent une harmonie de teinte significativement meilleure que les restaurations céramo métalliques sur des piliers en titane ou en or. (84) Une étude comparant les matériaux des piliers actuellement disponibles sur le marché associé à une couronne tout céramique montre que les piliers en titane présentent des différences significativement plus importantes, au niveau des tissus mous par rapport à la dent naturelle, que les piliers en zircone ou en or. (85) Etant donné que les piliers en or ne permettent pas la formation d'une attache de tissu mous convenable (86), la zircone est le matériau de choix pour les restaurations antérieures. Si l'épaisseur des tissus mous en vestibulaire est supérieure ou égale à 3 mm, même les piliers en titane peuvent être utilisés. (87) Cependant, en présence de biotypes tissulaires fins (épaisseurs inférieure à 3 mm), il est recommandé d'utiliser des piliers teintés en zircone, étant donné que la teinte blanche de piliers en zircone couleur dent peut compromettre l'aspect des tissus mous. 3. Piliers conventionnels préfabriqués ou anatomique ? Pilier prothétique anatomique Il s'agit d'un système de conception et de fabrication assisté par ordinateur (CFAO). Le pilier est conçu individuellement de façon à garantir l'homothétie des épaisseurs des matériaux et donc la résistance de l'ensemble prothétique. Les prothésistes ont alors une grande liberté en terme de design pour obtenir un pilier avec des profils d'émergence et des angulations parfaitement respectés. Le pilier est ainsi designé et usiné spécifiquement pour chaque patient, au regard de toutes les contraintes cliniques. Le système Procera apporte des innovations importantes dans l'élaboration d'une prothèse implantoportée scellée. Elle permet, par le recours à une technique de conception et fabrication assisté par ordinateur, la réalisation de piliers implantaires anatomiques personnalisés en titane cp, alumine ou en zircone. Dans un premier temps, l'élaboration d'une maquette du pilier (dont les contours extérieurs étaient enregistrés par un palpeur relié à un ordinateur) a permis d'explorer l'immense adaptabilité du système aux diverses situations cliniques. L'évolution 3D du logiciel de conception des piliers (CADDesign) a considérablement simplifié la réalisation virtuelle des 63 piliers au laboratoire en permettant de s'affranchir de la maquette du pilier, sans modifier les différentes étapes cliniques : - Mise en place de l'implant puis du pilier de cicatrisation après une période de cicatrisation - Dépose du pilier de cicatrisation et réalisation de l'empreinte (avec transfert). - Traitement de l'empreinte : Une réplique d'implant est mise en place et vissée sur le transfert. Puis au laboratoire après enduction et séchage d'un isolant spécifique, un silicone fluide pour fausse gencive est injecté autour de l'ensemble transfert réplique sur environ 5 mm de hauteur. (88) Figure 66 : Une réplique d'implant est mise en place et vissée sur le transfert (88) Figure 67 : Un silicone fluide pour fausse gencive est injecté autour de l'ensemble transfertréplique sur environ 5mm de hauteur (82) - Après la prise du matériau en silicone, on réalise la coulée du modèle en plâtre dur pour obtenir le modèle de travail. La fausse gencive simule le manchon épithélial au dessus de l'implant ; sa précision permet le positionnement correct de la limite de la couronne. Figure 68 : La fausse gencive sur le plâtre simule le manchon épithélial autour de l'implant (82) 64 - Après repérage à l'écran de la position spatiale de la tête hexagonale de la réplique de - - l'implant, le pilier est élaboré virtuellement avec le logiciel 3D CADDesign. Le pilier est mis en place sur le modèle, éventuellement retouché dans sa forme et la limite de finition est contrôlée. Le pilier est essayé en bouche ; sa mise en place est contrôlée radiographiquement. Cette validation achevée, le pilier est renvoyé au laboratoire pour la réalisation de la couronne céramique. - Mise en place du pilier et de la couronne en bouche Piliers prothétiques préfabriqués Les piliers standardisés ont pour avantage d'être simples à utiliser mais ne répondent qu'aux situations favorables : - Axe implantaire idéalement situé par rapport à l'axe prothétique ; - Profil d'émergence compatible avec le diamètre de l'implant ; - Environnement périimplantaire favorable. Quand la situation clinique pose des difficultés (axe implantaire divergent par rapport à l'axe prothétique, profil d'émergence particulier de la prothèse, situation esthétique complexe ), ces composants ne sont plus à même de répondre aux exigences cliniques. Ils sont cependant encore très utilisés pour les restaurations unitaires. En voici quelques exemples de chez Branemark : - - Le pilier CeraOne : Composé de titane et d'une vis en or, il est le plus utilisé pour les restaurations unitaires. Il présente une base conique, variant en hauteur selon l'épaisseur de la gencive (dont une partie hexagonale de hauteur constante). Deux chapes sont utilisées sur ce type de pilier : en alumine ou en or. Les chapes en alumine sont les mieux adaptées dans les zones esthétiques mais présente l'inconvénient de ne pas se démonter car elles sont scellées. Le pilier CerAdapt : En céramique, les résultats esthétiques des restaurations implantoportées unitaires. Ses limites et son inclinaison peuvent être modifiées selon le contexte. Ce pilier est indiqué dans trois cas de figures : il améliore Implant placé trop superficiellement, provoquant une exposition du titane en vestibulaire ; Implant trop vestibulé et muqueuse périimplantaire fine qui pourraient entraner la visibilité du pilier en titane par transparence ; Mauvaise inclinaison de l'implant devant être corrigée pour pouvoir créer une embrasure harmonieuse et une anatomie correcte de la couronne prothétique. Cependant son utilisation reste limitée. - Le pilier TiAdapt : Il s'agit d'un pilier en titane qui peut être préparé en dehors de la cavité buccale, ajusté en bouche puis vissé sur l'implant. L'empreinte sera ensuite réalisée, et la couronne sera scellé sur ce pilier. Il présente une solidité supérieure à celle du CerAdapt. (89) (90) 65 4. Rattrapage d'axe en prothèse implanto portée : Il est acquis aujourd'hui que la mise en place d'implants doit être guidée par la prothèse. Cependant, la situation clinique peut s'avérer défavorable du fait de la résorption osseuse et des axes prothétiques qui différeront des axes implantaires. C'est pourquoi, lors de la phase prothétique on peut avoir recours à des moyens permettant de rattraper l'axe implantaire et ainsi favoriser l'insertion de la prothèse : Piliers angulés, pilier à surcouler La CFAO permet aujourd'hui de concevoir des piliers implantaires anatomiques et des armatures complexes et précises pour gérer toutes les situations cliniques. Les prothèses scellées demandent un parallélisme précis des piliers implantaires pour une insertion passive de la prothèse. Les prothèses vissées elles, permettront des rattrapages beaucoup plus importants grâce aux systèmes multiunit qui vont corriger les axes d'insertion et le parallélisme. Le pilier ASC de chez Nobel Biocare Ce pilier ASC se compose de deux parties : une base en titane (repositionnable facilement grâce à son trilobe) et un pilier zircone céramisable. La particularité de ce pilier est de pouvoir faire une rectification du puits de vissage jusqu'à 25 par rapport à l'axe de l'implant et dans un rayon de 360. De plus, l'angulation permet d'effectuer des restaurations transvissées dans la région esthétique, en évitant un accès au puits de la vis en vestibulaire. Pour ce faire, il faudra utiliser un tournevis Omnigrip Nobel qui présente une angulation et permet de générer un couple de serrage de 35 Ncm quelle que soit l'angulation du puits d'accès à la vis. (91) Figure 69 : Schéma du rattrapage d'axe possible avec le pilier angulé ASC légèrement InLink permet d'incliner La connexion InLink sur les implants Axiom de chez Anthogyr La connexion implants si nécessaire en les s'affranchissant du choix fastidieux de piliers angulés qu'il faut indexer en peropératoire, afin de veiller à ce que l'axe de sortie de vis soit en dehors des zones visibles. L'utilisation d'une clé sphérique permet de déporter, si nécessaire, jusqu'à 25 l'axe de sortie des puits de vissage par rapport à l'axe de l'implant. Ce système se distingue par sa vis intégrée dans l'intrados de la prothèse spécifiquement usiné. Cela lui confère un puit étroit, car seul le passage du tournevis est nécessaire. Cela permet d'éloigner le bord libre et maintient l'intégrité mécanique de la couronne, y compris sur les dents de petite taille. (92) 66 Figure 70 : Image illustrant le système Axiom InLink avec le tournevis sphérique dédié (92) C. Le concept du Platform switching 1. Naissance du concept Le résultat esthétique des restaurations implanto portées dans le secteur antérieur dépend en grande partie de la préservation du niveau osseux et des tissus mous péri implantaire. En effet, une perte osseuse marginale maximale, mesurée sur une radiographie, de 1. 5 mm lors de la première année suivant la mise en fonction et inférieur à 0. 2 mm les années suivantes est un critère de succès implantaire. Cette perte osseuse marginale circonférentielle, semble être inévitable pour les implants juxtaosseux lorsqu'ils sont exposés dans l'environnement buccal à la suite de la connexion d'un pilier implantaire. Les causes de ce remaniement osseux sont multiples et complexes, différents facteurs interviennent : liés au patient, locaux, chirurgicaux, liés au type d'implants, biologiques, prothétiques Eviter la résorption osseuse faciliterait la gestion de l'esthétique. Historiquement, des composants prothétiques au diamètre équivalent à celui de la plateforme de l'implant sont utilisés sur des implants juxtaosseux. Dès 1985, le système Ankylos a proposé un pilier conique dont le diamètre était plus étroit que celui de la plateforme implantaire. Figure 71 : Vue au microscope d'une coupe verticale de l'implant Ankylos (Dentsply Implants) avec un pilier dont le diamètre est réduit par rapport à celui de l'implant. (93) 67 En 1991, la société Implant Innovations a introduit sur le marché des implants de large diamètre (5 à 6 mm). Cependant, les piliers correspondants n'étaient pas disponibles et des implants de large diamètre ont reçu des piliers de diamètre standard (4. 1 mm). Le concept de platform switching a ainsi été introduit comme faisant référence à l'utilisation d'un pilier d'un diamètre plus réduit que celui de la plateforme de l'implant, créant ainsi un décalage horizontal entre le pilier et le col implantaire (94). Divers rapports de cas cliniques ont alors démontré une meilleure réponse au niveau osseux et des tissus mous avec le système platform switching qu'avec le système conventionnel. Ainsi ce concept s'est répandu chez les fabricants d'implants qui lui ont attribué divers noms commerciaux. 2. Intérêt du concept platform switching Sur le plan biologique Les arguments énoncés sont les suivants. Premièrement, déplacer la connexion pilierimplant vers le centre de l'implant permet d'éloigner le microhiatus et l'infiltrat inflammatoire associé à distance de l'os, ce qui réduit significativement la résorption osseuse (95). Ensuite, le système platform switching permettrait de situer l'infiltrat inflammatoire dans une zone d'exposition limitée inférieure ou égale à 90 par rapport aux tissus durs et mous périphériques au lieu d'une surface d'exposition directe inférieure ou égale à 180 avec le système conventionnel. Enfin, le système platform switching autorise plus de volume pour le tissu conjonctif autour de la base du pilier implantaire. Cela contribue à créer un épais joint torique muqueux qui constitue une barrière contre les agressions externes. Sur le plan biomécanique : Sur le plan biomécanique, la répartition des contraintes à l'interface pilier/ implant protègerait plus favorablement l'os péri implantaire. En effet, plusieurs études ont montré que le système de platform switching permettait de déplacer les contraintes occlusales à distance de l'interface os/implant, ce qui signifie que les zones de plus grandes contraintes conventionnellement réparties à la périphérie du col, se déplacent vers le centre de l'implant dans le système platform switching. En revanche la modification de la répartition des contraintes vers le centre de l'implant augmenterait les contraintes au niveau du pilier et de la vis de pilier. (96) Sur le plan esthétique : Sur le plan esthétique, ce concept introduit des perspectives intéressantes en relation avec la propriété de limiter la perte osseuse circonférentielle. Il permet de réduire la résorption de la table osseuse vestibulaire et de préserver ainsi les contours des tissus mous périimplantaire. 68 Figure 72 : (a) Deux implants avec des piliers conventionnels placés à une distance interimplantaire légèrement inférieure à 3 mm. Intersection des lyses osseuses circonférentielles autour des implants qui atteint la crête osseuse interimplantaire avec risque (93) Figure 73 (b) : Deux implants avec des piliers utilisant le concept de platform switching placés à une distance interimplantaire légèrement inférieure à 3 mm. La faible résorption osseuse périimplantaire circonférentielle permet le maintien de la crête osseuse (85) Une diminution des distances classiquement évoquées de 3 mm entre 2 implants et de 1. 5 mm entre dent et implant serait envisagée. Cela permettrait de mieux gérer des zones esthétiques avec des espaces mésiodistaux limités comme les incisives latérales maxillaires ou les incisives mandibulaires o le maintien de la papille interdentaire est délicat. Cependant, la quantification précise de l'écart entre 2 implants avec platform switching reste à préciser. (97) 69 D. Restauration définitive 1. L'empreinte en prothèse fixé implantaire : L'empreinte est une étape primordiale lors de la réalisation des restaurations prothétiques. La qualité de l'empreinte est déterminante pour garantir la précision de l'ajustement des pièces prothétiques. C'est une phase délicate, pour laquelle le choix de la technique et du matériau doit être adapté au type de restauration prévue. Dans le cas de l'implantologie, la précision dimensionnelle est plus importante que celle des états de surfaces enregistrés, contrairement aux objectifs de l'empreinte pour prothèse fixée sur dent naturelle. En prothèse sur implants, l'empreinte doit être fidèle à la situation clinique et ne doit subir aucune déformation ou altération dimensionnelle. Dans le cas contraire, l'armature prothétique est réalisée sur un moulage de travail erroné pouvant provoquer des défauts d'adaptation et des contraintes sur les implants. (98) Plusieurs techniques d'empreinte sont envisageables pour répondre aux exigences de fidélité (reflétant la capacité d'enregistrer une situation clinique avec précision, concernant aussi bien la précision dimensionnelle que de la définition des états de surface) et de fiabilité (reflétant la capacité à obtenir des répliques fidèles à la situation clinique quelles que soient les conditions). Technique des transferts repositionnés ou empreinte fermée Les transferts sont vissés sur des piliers à épaulement, ou directement sur les implants (fig 50). Qu'il s'agisse de prothèse fixée ou de prothèse amovible complète stabilisée, l'empreinte est réalisée en un seul temps, avec un porteempreinte individuel ou standard, en utilisant de préférence un matériau de la famille des élastomères en une seule viscosité. Figure 74 : 4 transferts vissés sur des piliers implantaires (99) Après la prise, lors de la désinsertion de l'empreinte, les transferts restent fixés aux piliers ou aux implants (fig 51a). Ils sont ensuite récupérés, puis vissés ou transvissés sur les répliques des piliers ou des implants et replacés dans l'empreinte (fig 51b). 70 (a) (b) Figure 75 : (a) L'empreinte avec porte empreinte individuel est désinsérée sans les transferts, (b) Transferts et répliques de piliers sont mis en place dans l'empreinte. (91) Le repositionnement est guidé grâce aux méplats et aux cannelures du transfert. On réalise ensuite le traitement de l'empreinte (fig. 52). C'est une technique facile à réaliser, mais des imprécisions peuvent apparatre au cours du repositionnement du transfert d'empreinte. Les risques de déformation les plus fréquents sont liés à un volume de matériau insuffisant autour des transferts ou bien à des angulations très marquées des transferts entre eux. La désinsertion de l'empreinte entrane alors une déformation élastique résiduelle ou une déchirure du matériau. Figure 76 : Moulage de travail intégrant transfert et répliques de piliers 71 Technique des transferts transvissés et emportés ou pickup ou empreinte ouverte Les transferts sont transvissés sur les implants. Le porteempreinte individuel fabriqué sur mesure avec de la résine, est fenêtré en regard des transferts placés en bouche (fig. 78). L'empreinte est réalisée en un seul temps avec les étapes suivantes : - Dévisser la vis de cicatrisation ou la prothèse provisoire (fig. 77 a). - - - - Garnir le porteempreinte avec du silicone lourd. - Visser un transfet Pickup sur l'implant en bouche (fig. 77 b). Prendre une radio de contrôle pour vérifier la bonne adaptation du transfert. Injecter un matériau basse viscosité autour du transfert. Prendre l'empreinte ; l'enfoncer jusqu'à apparition des têtes de vis à travers le porte empreinte. Après polymérisation du matériau, dévisser les transferts qui seront emportés dans l'empreinte. - - Désinsérer l'empreinte. - - Revisser la prothèse provisoire. Visser le transfert sur la réplique de l'implant qui sera noyée dans le matériau constituant le modèle de travail (fig 79). Cette technique est plus sécurisante que la précédente car l'erreur potentielle de repositionnement des transferts est éliminée. Parfois, pour compenser une éventuelle déformation liée au matériau d'empreinte, on peut solidariser les transferts entre eux avant l'empreinte, à l'aide d'une résine acrylique calcinable, ayant un faible coefficient de contraction à la polymérisation. Il s'agit de la technique d'empreinte la plus utilisée pour le secteur antérieur. (a) (b) Figure 77 : (a) Implant avec vis de couverture retirée (b) Transfert avec vis longue transvissée sur l'implant Figure 78 : Porte empreinte ménageant un accès à la tête de la vis Figure 79 : Après désinsertion du transfert solidaire de l'empreinte, la réplique de laboratoire de l'implant a été 72 transvissée grâce au porteempreinte ouvert. Technique avec transferts clipés et emportés ou snap on Lorsque l'ouverture buccale est réduite et ne permet pas de transvisser les transferts d'implants classiques, on peut utiliser des transferts en matière plastique clipés sur les piliers prothétiques. Lors de la désinsertion, les transferts sont emportés dans l'empreinte. Les répliques des piliers ou des implants sont alors clipés à leur tour sur les transferts emportés dans l'empreinte avant la coulée du matériau de réplique. La technique nécessite un espace suffisant entre l'implant et les dents collatérales, ménageant assez de place pour le transfert et le matériau d'empreinte (fig. 80 et 81). Pour toutes les techniques utilisant des transferts d'empreintes, il est contreindiqué de réaliser une empreinte en deux temps (wash technique). L'empreinte en un seul temps est préconisée, avec une ou deux viscosités en fonction du produit utilisé. Figure 80 : Transfert en place clipé directement sur les implants Figure 81 : Les transferts sont désinsérés avec l'empreinte pour recevoir les répliques d'implants fixées par simple Pour appliquer ces techniques d'empreinte, le choix du matériau d'empreinte a son importance. Il doit respecter un cahier des charges précis auquel les polyéthers répondent : - Présenter une grande viscoélasticité et une déformation résiduelle faible après sa pression. prise. - - - Facile à mettre en œuvre. - Doit être à la fois rigide et facile à désinsérer après sa prise, sans risque de déchirures - - - Le temps de travail doit être suffisant pour permettre un mélange homogène. Le temps de prise doit être court. Le matériau doit être utilisable et conserver ses propriétés quelle que soit la technique d'empreinte choisie Il doit permettre un enregistrement précis des tissus mous autour de l'implant, surtout dans le secteur antérieur, pour matérialiser le profil d'émergence du pilier. Il doit être compatible avec les matériaux de réplique utilisés ( plâtre, les résines époxy et polyuréthane, le silicone) (99) 73 2. Forme générale La restauration prothétique a un rôle primordial pour le développement correct de la forme des tissus mous et du profil d'émergence. Elle doit avoir une forme qui puisse mettre en valeur la gencive marginale et interproximale environnante. La forme des restaurations provisoires et définitives sculpte cette gencive environnante. La prothèse doit s'évaser progressivement à partir de l'implant et façonner l'entonnoir des tissus mous de façon que l'émergence prothétique soit de forme et de volume adéquats. (82) Profil d'émergence et empreinte adaptée Comme nous l'avons vu précédemment, les restaurations implantoportées provisoires jouent un rôle essentiel pour aménager les contours gingivaux périimplantaires. Ce profil d'émergence devra être enregistré et transmis au laboratoire pour la confection du pilier et la prothèse définitive. La couronne pourra alors être mise en place sans qu'aucune modification tissulaire ne soit nécessaire et sans en engendrer. Pour obtenir une empreinte précise, le praticien ne pourra se contenter des techniques traditionnelles d'empreinte. Il faudra donc réaliser un transfert d'empreinte personnalisé pour éviter que les tissus mous ne s'affaissent lors de l'empreinte. Plusieurs techniques sont envisageables. Nous expliquerons la méthode la plus fiable, celle de Hinds (1997) : la couronne et le pilier provisoire sont retirés et un pilier de cicatrisation standard est placé pour éviter l'affaissement des tissus mous sur la tête de l'implant. Un analogue d'implant est fixé sur le pilier provisoire et la couronne provisoire. Un godet en plastique est rempli de matériau à empreinte polyéther et le tout y est enfoui jusqu'aux surfaces de contact interproximales. Lorsque le matériau est polymérisé, il est découpé, et la couronne et le pilier sont replacés en bouche. Au laboratoire, le transfert d'empreinte correspondant est vissé sur l'analogue inclus dans les polyéthers. Un composite fluide est injecté autour du transfert pour obtenir le duplicata exact du collet de la couronne provisoire. L'empreinte finale, avec le transfert d'empreinte personnalisé, est faite 15 jours après avec un matériau de basse viscosité pour enregistrer les moindres détails. Une couronne céramocéramique est alors réalisée, reproduisant exactement le profil d'émergence établi au cours de la temporisation. Figure 82 a : Les prothèses transitoires connectées aux analogues sont plongées dans le silicone (analogues en premier) et en appliquant bien le matériau sur la zone du profil d'émergence à enregistrer et en veillant à ne pas obturer les puis d'accès aux vis prothétiques (de Dr Guillaume Gardon Mollard) 74 Figure 82 b : Une fois la prise du silicone effectuée, les prothèses transitoires sont dévissées des analogues qui restent emprisonnés dans le matériau. Figure 82 c : Des transferts d'empreinte standards sont connectés et vissés aux analogues d'implant puis une résine fluide est injectée dans l'espace dévolu au profil d'émergence implantaire. Figure 82 d : Une fois la prise de la résine effectuée, les transferts d'empreinte sont dévissés et retirés du silicone. Les excès périphériques de résine sont ébarbés à la fraise de manière à pouvoir les repositionner en bouche sans interférence. Figure 82 e : L'empreinte implantaire est réalisée en technique pickup grâce à un porteempreinte individuel ouvert qui permet d'emporter les transferts personnalisés. 75 Position du point de contact et influence sur l'esthétique D'après de nombreux auteurs, la situation du point de contact est à l'origine de la présence ou non de la papille interdentaire. Ainsi, une étude clinique et radiographique a été réalisée par Choquet V et ses collaborateurs en 2001 sur 26 patients sur lesquels 27 implants et couronnes ont été posés. Ces implants présentaient une longueur de 13 ou 15 mm avec un diamètre de 3. 75mm (un seul était de 3. 3 mm) et ont tous été placés dans le secteur antérieur maxillaire. L'évaluation de la papille a été réalisée grâce à une étude clinique (sondage) et radiographique. Pour ceci, l'indice de Jemt a ensuite été utilisé. - - - - - Indice 0 : absence totale de papille. Indice 1 : moins de la moitié de la papille est présente. Indice 2 : plus de la moitié de la papille est présente. Indice 3 : la papille remplit entièrement l'espace interproximal et est en totale harmonie avec la papille adjacente. Indice 4 : la papille est hyperplasique et recouvre trop la couronne et la dent adjacente. Les mesures réalisées sont les suivantes : - - - - - La distance verticale entre l'épaule de l'implant et le point osseux le plus coronaire en contact avec l'implant (A). La distance verticale entre l'épaule de l'implant et le niveau osseux en contact avec la dent adjacente (B). La distance verticale entre l'épaule de l'implant et le point le plus coronaire de la papille (C). La distance verticale entre l'épaule de l'implant et le point de contact entre la dent et la couronne implantaire (D). La distance verticale entre la crête osseuse et le point de contact (E) (DB) Les résultats sont les suivants : - - Lorsque la mesure E était comprise entre 3 et 4 mm, l'indice de Jemt correspondant était de 2 ou 3 ; Lorsque cette distance était comprise entre 5 et 6 mm, l'indice de Jemt était de 0 voire 1 dans 50% des cas. Cette étude a donc démontré qu'il est préférable pour la formation papillaire de réaliser un point de contact dont la distance avec la crête osseuse est inférieure à 5mm. La situation du point de contact a donc une influence directe sur la régénération papillaire, et donc sur l'esthétique, évitant ainsi la présence de trous noirs entre les dents. La mise en place correcte d'un point de contact doit être réalisée dès le stade de prothèse provisoire et doit être conservée en prothèse définitive. (100) 76 3. Considérations occlusales Même s'il n'existe pas un concept occlusal spécifique pour les implants fondés sur des preuves scientifiques, les concepts définis pour les restaurations sur dents naturelles sont extrapolés par la plupart des praticiens qui utilisent les implants dentaires. Il est recommandé d'analyser le schéma occlusal existant chez le sujet qui doit recevoir des implants. Dans le cas o les rapports occlusaux sont équilibrés et stables, ils sont conservés autant que possible avec les reconstructions implantaires nouvelles qui s'intègrent à ce schéma occlusal ; Si les rapports occlusaux sont instables et les fonctions occlusales perturbées, la démarche cohérente consiste à rechercher la position de référence la plus adaptée et à rétablir une occlusion physiologique. Dans le cadre d'une réhabilitation antérieur implantaire, unique ou multiple, l'analyse et la réhabilitation du guidage antérieur est fondamentale. En plus de ses fonctions primordiales d'esthétique, de phonation, nutrition, le guidage antérieur est essentiel pour établir une relation fonctionnelle harmonieuse en denture naturelle et/ou prothétique, par l'intermédiaire de ses fonctions mécaniques : - Statique pour l'intercuspidie maximale. - Cinétique pour le guidage des déplacements mandibulaires en occlusion. - Dynamiques pour les activités de maintien, d'incision ou de dilacération exécutées en bout à bout. Schuyler a mis en évidence l'importance primordiale du guidage antérieur par rapport au guidage condylien (déterminant postérieur). Il a observé que le guidage antérieur était contrôlé par un contact dentodentaire réel et consistant alors que le guidage condylien varie du fait de la flexibilité des articulations temporomandibulaires. Pankey, Mann, Schuyler et les auteurs contemporains reconnaissent également l'influence prépondérante du guidage antérieur sur la morphologie occlusale des dents cuspidées. Figure 83 : Schéma des pentes de guidage sur la face linguale des incisives maxillaires (101) 77 . Un guidage antérieur adéquat se traduit par : - En statique : les contacts d'intercuspidation maximale sur les dents antérieures doivent être moins intenses que les contacts d'intercuspidie sur les dents postérieures. - En cinétique : les guidages de propulsion et de latéropropulsion doivent être répartis sur plusieurs dents antérieures de concert ou en relais. Les contacts occlusaux des bords incisifs et des pointes canines mandibulaires doivent se déplacer linéairement sur les faces occlusales maxillaires ; les guidages en latéralité doivent être exempts d'interférences. Ils s'effectuent du côté travaillant sur les canines exclusivement, sur un groupe de dents antérieures ou sur un groupe de dents postérieures. Figure 84 : Désengrènement des dents postérieurs en propulsion sur une vue frontal (101) - En dynamique : les dents doivent être aptes à effectuer les différentes fonctions qui leur sont imparties (incision, dilacérations ) La partie antérieure maxillaire est la zone pour laquelle est recherché un bon compromis entre impératifs esthétiques et nécessités fonctionnelles. Le positionnement des implants, ne peut être similaire à celui des racines dentaires naturelles. Le corps implantaire doit être en position plus palatine pour se trouver dans l'os ; l'émergence implantaire doit correspondre à l'émergence radiculaire. Ainsi, l'angulation racine/couronne est plus marquée au niveau des implants qu'au niveau des dents. De ce fait, les forces occlusales en OIM et lors des trajets de guidage ont une résultante plus oblique sur les implants. Un problème fonctionnel supplémentaire au niveau du secteur maxillaire antérieur est posé par la phonation et les rapports entre crête gingivale et partie linguale des prothèses sur implants. Pour ces raisons fonctionnelles et pour des raisons esthétiques, les auteurs préconisent de plus en plus une augmentation de la crête maxillaire dans le sens vestibulaire, avant l'implantation, pour compenser la résorption. (102) (103) 78 4. Maintenir la santé des tissus périimplantaire La maintenance doit être assurée par le patient et le praticien ; elle a pour objectifs de préserver la santé des tissus périimplantaires en évitant les échecs ou complications secondaires et donc de permettre le succès à long terme de l'ostéointégration. L'os et la muqueuse périimplantaire peuvent développer des pathologies en relation avec une flore bactérienne buccale pathogène et/ou des forces occlusales excessives. Une maintenance insuffisante et/ou une hygiène buccodentaire défectueuse peuvent entraner une périimplantite, des résorptions osseuses, et des récessions gingivales qui sont nuisibles à l'esthétique. En ce qui concerne le patient : - Il est important de le motiver et revoir la technique de brossage quotidien notamment au niveau des zones difficiles d'accès. - Utilisation de brossettes interdentaires ou de fil dentaire pour le nettoyage des espaces interdentaires. Les brossettes doivent avoir une taille suffisante de sorte à pouvoir éliminer par friction le biofilm interdentaire. - Prévenir le patient de ne pas arrêter le brossage en cas d'éventuels saignements, signe d'inflammation. En ce qui concerne le praticien : - Elimination du tartre et du biofilm. - Le polissage avec des cupules ou brossettes avec de la pâte à polir ou l'utilisation de l'aéropolisseur avec bicarbonate de sodium ou du sodium hydrocarbonate. - Maintenance occlusale : contrôle trimestriel la première année et annuel par la suite de l'intégration occlusale et fonctionnelle, suivi si besoin d'une équilibration en OIM et en diduction. (65) 79 Conclusion Comme nous avons pu le constater dans ce travail, la mise en place d'implants dans le secteur antérieur maxillaire requiert beaucoup de rigueur et de précision. Grâce aux différentes étapes préimplantaires, il est donc du ressort du praticien d'être pleinement conscient de la situation clinique, de ses limites et d'ainsi mettre en garde le patient sur les limites de ce traitement et les éventuelles difficultés inhérentes au traitement implantaire. Un manque de communication conduit la plupart du temps à un échec. Une identification précoce des problèmes posés, une analyse minutieuse des possibilités de traitement dans le respect des impératifs biologiques associés à une séquence de traitement adéquate permettront d'obtenir un résultat fonctionnel et esthétique optimal. En effet, le praticien pourra alors : - Décider ou non de réaliser des aménagements osseux ou muqueux. - Choisir entre la méthode enfouie ou nonenfouie. - Réaliser des prothèses provisoires lors du premier ou du second temps implantaire. - Opter pour tel ou tel type de pilier implantaire. Chaque cas de figure est unique, avec ses particularités, ses limites et ses impératifs et doit donc être traité de la sorte. C'est en connaissant les différentes étapes envisageables avec leur avantages et inconvénients, c'est en ayant toutes les cartes en mains que le chirurgien dentiste pourra élaborer un plan de traitement adapté afin d'obtenir des résultats esthétiques optimums. Les perspectives à venir pour l'implantologie sont comme nous l'avons vu l'obtention de résultats esthétiques de manière durable dans le temps grâce à une matrise du niveau gingival dans la durée et par conséquent d'une maitrise de la résorption osseuse périimplantaire. 80 Références bibliographiques 1. Chiche G, Pinault A. Esthetique et restauration des dents antérieurs 1998. 2. Paris JC, Faucher AJ. Le guide esthetique Comment réussir le sourire de vos patients. 3. Morley J, Eubank J. Macroesthetic elements of smile design. J Am Dent Assoc. janv 2001 4. 5. 6. 7. 8. 9. L'Analyse du Profil. The Dentalist. 2014 Société française d'orthodontie. L'orthodontie : but, types de traitements et d'appareils dentaires. Dong JK, Jin TH, Cho HW, Oh SC. The esthetics of the smile : a review of some recent studies. Int J Prosthodont. févr 1999 Dodds M, Laborde G, Devictor A, Maille G, Sette A, Margossian P. 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Laplanche O, Pedeutour P, Laurent M, Mahler P. Le guide antérieur et ses anomalies. 2002 102. Brocard D. Occlusion en prothèse fixée sur implants. 2004 103. Renault P, Pierrisnard L. Occlusion et prothèse fixée : démarche décisionnelle et principes du plan de traitement. 2000 VI SERMENT MEDICAL En présence des Matres de cette Faculté, de mes chers condisciples, devant l'effigie d'HIPPOCRATE. Je promets et je jure, d'être fidèle aux lois de l'honneur et de la probité dans l'exercice de la Médecine Dentaire. Je donnerai mes soins à l'indigent et n'exigerai jamais un salaire audessus de mon travail, je ne participerai à aucun partage clandestin d'honoraires. Je ne me laisserai pas influencer par la soif du gain ou la recherche de la gloire. Admise dans l'intérieur des maisons, mes yeux ne verront pas ce qui s'y passe, ma langue taira les secrets qui me seront confiés et mon état ne servira pas à corrompre les mœurs ni à favoriser le crime. Je ne permettrai pas que des considérations de religion, de nation, de race, de parti ou de classe sociale viennent s'interposer entre mon devoir et mon patient. Même sous la menace, je n'admettrai pas de faire usage de mes connaissances médicales contre les lois de l'humanité. J'informerai mes patients des décisions envisagées, de leurs raisons et de leurs conséquences. Je ne tromperai jamais leur confiance et n'exploiterai pas le pouvoir hérité des connaissances pour forcer les consciences. Je préserverai l'accomplissement de ma mission. Je n'entreprendrai rien qui dépasse mes compétences. Je les entretiendrai et les perfectionnerai pour assurer au mieux les services qui me seront demandés. Respectueux et reconnaissant envers mes Matres, je rendrai à leurs enfants l'instruction que j'ai reçue de leur père. Que les hommes m'accordent leur estime si je suis fidèle à mes promesses. Que je sois déshonorée et méprisée de mes confrères si j'y manque. l'indépendance nécessaire à Implants, esthétique du sourire, planification, chirurgie, réhabilitation ATLAN DRIKES Noémie Critères de réussite esthétique lors de la pose d'implants en secteur antérieur Th. : Chir. dent. : Marseille : AixMarseille Université : 2021 Rubrique de classement : Odontologie Prothétique Résumé : Le défi esthétique en odontologie est de plus en plus présent et concerne inévitablement l'implantologie. Le but de ce travail est de montrer que la réussite esthétique du traitement implantaire dépend de nombreux facteurs et nécessite une analyse préimplantaire rigoureuse. Afin de bien déterminer le type de traitement à réaliser, il est particulièrement important de poser un diagnostic fin et précis avant tout début de chirurgie. Puis le chirurgiendentiste doit élaborer un plan de traitement en tenant compte d'une part des critères fondamentaux d'un sourire esthétique et d'autre part des singularités propre à chaque patient. Après la phase de réflexion associant le prothésiste, il sera possible de passer à l'acte chirurgical. Il s'agira d'être le plus précis possible dans le positionnement implantaire et c'est pourquoi l'utilisation d'un guide est fortement recommandée. Enfin il est important de garder à l'esprit que l'implantologie est au service de la prothèse. Il faudra être tout aussi rigoureux lors des diverses étapes prothétiques et s'assurer de gérer au mieux le profil d'émergence par la prothèse provisoire et définitive. Motsclés : prothétique, profil d'émergence, prothèse provisoire ATLAN DRIKES Noémie Aesthetic Succes Criteria for Anterior Sector Implants Abstract : The aesthetic challenge in odontology is increasingly present and inevitably concerns implantology. The aim of this work is to show that the aesthetic success of the implant treatment depends on many factors and requires rigorous preimplant analysis. In order to properly determine the type of treatment that need to be made, it is particularly important to establish a clever and accurate diagnosis before any surgery. Then the dentist surgeon must develop a treatment plan which takes into account on the one hand the fundamental critera of an aesthetic smile and on the other hand the specificities of each patient. After the reflection phase involving the prosthetist, it will be possible at this moment to perform the surgery. The main objective is to be as precise as possible in implant positioning and that is why the use of a guide is highly recommended. Finally, it is important to keep in mind that implantology is at the service of the prosthesis. What is absolutely necessary is to be equally rigorous during the various prosthetic steps and to do everything possible to manage the emergence profile by both the temporary and the definitive prosthesis. Keywords : Implants, smile aesthetic, planning, surgery, prosthetic rehabilitation, emergence profile, temporary prosthesis. | HAL | Scientific |
Contrôle bactériologique des aliments pour immuno-déprimés | WMT16 | Scientific |
En neuroanatomie animale, l'archipallium ou l'archicortex est une partie du système nerveux central des vertébrés présente très tôt dans la phylogénie du pallium. Ainsi, chez les poissons, l'archipallium constitue l'essentiel de la vésicule télencéphalique.
Chez les mammifères, l'archipallium correspond au cortex olfactif.
Même si cette désignation est totalement obsolète, on retrouve parfois, dans des contextes non scientifiques, l'expression cerveau reptilien inspirée de la théorie du cerveau triunique développée par Paul D. MacLean dans les années 60, qui cohabite avec le cerveau limbique et le néocortex. Cette théorie est toutefois discréditée par une partie de la communauté scientifique.
Notes et références
Voir aussi
Liens externes
Cerveau reptilien, une histoire de serpent de mer , Sciences chrono, France Culture, 6 septembre 2024.
Bases de données et dictionnaires
Ressources relatives à la santé : FMA TA98 TA2 Uberon
Portail des neurosciences Portail de l'anatomie | WIKIPEDIA | Wiki |
Importance actuelle de la résistance des streptocoques du groupe A aux tétracyclines | WMT16 | Scientific |
RECHERCHES SUR LA COMP'ETITION DES ANTIG'ENES CHEZ LE COBAYE INOCUL'E AVEC DES S'EROPROT'EINES. II. R OLE D'UNE IMMUNIT'E MONOSP'ECIFIQUE PR'EEXISTANTE DANS L'APPARITION DES PH'ENOM'ENES DE COMP'ETITION | WMT16 | Scientific |
Performance de marche de patients hémiplégiques après AVC : Déterminants, Réentrainement et Neuromodulation Oscar Aze To cite this version : Oscar Aze. Performance de marche de patients hémiplégiques après AVC : Déterminants, Réentraine- ment et Neuromodulation. Médecine humaine et pathologie. Université de Lyon, 2019. Français. NNT : 2019LYSES038. tel-02880851 HAL Id : tel-02880851 Submitted on 25 Jun 2020 HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers. L'archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d'enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés. Nd'ordre 2019LYSES038 NNT : THESE de DOCTORAT DE L'UNIVERSITE DE LYON opérée au sein de l'Université Jean Monnet Ecole Doctorale N 488 Sciences, Ingénierie, Santé Biologie, Médecine, Santé / Motricité Humaine et Handicap : Soutenue publiquement/16/09/2019, par : Oscar AZE Performance de marche de patients hémiplégiques après AVC : Déterminants, Réentrainement et Neuromodulation Devant le jury composé de : GAUTHERON, Vincent PU-PH/MPR Saint-Etienne DOUTRELLOT, Pierre-Louis PU-PH/MPR Amiens BENSOUSSAN, Laurent PU-PH/MPR Marseille AKPLOGAN, Barnabé PU /STAPS Abomey-Calavi BERTHOUZE, Sophie Maitre de Conférences/STAPS Lyon1 GIRAUX, Pascal Professeur/MPR Saint-Etienne CALMELS, Paul Professeur Associé/MPR Saint-Etienne Président Rapporteur Rapporteur Examinateur Examinateur Directeur de thèse Invité Résumé Les AVC constituent une urgence hospitalière. Il faut agir au plus tôt pour sauver la vie du malade, limiter les atteintes neurologiques et réduire les dysfonctionnements ultérieurs. Les survivants d'AVC ont des limitations fonctionnelles et en récupèrent incomplètement dans la grande majorité des cas. La plupart d'entre eux marchent avec des séquelles persistantes, à cause de l'hémiparésie. Les résultats modestes obtenus après la rééducation/réadaptation renforcent le besoin de s'interroger sur la part des déterminants de la marche dans la faible capacité de déambulation des hémiparétiques. La problématique de cette thèse est fondée sur la capacité de marche post-AVC. Son but était de rechercher d'une part, les liens possibles entre les atteintes périphériques du muscle, sa neurophysiologie et les limitations de performances motrices observées chez l'hémiparétique ; et d'autre part, les possibilités d'amélioration des processus de commandes centrales de la marche en rapport avec la plasticité cérébrale grâce à l'utilisation d'une technique innovante, la stimulation transcrânienne à courant directe (tDCS) et par un réentranement. Les résultats obtenus à l'issue des quatre études menées apportent de meilleures connaissances sur l'état fonctionnel du muscle après l'AVC et sur la possibilité d'améliorer la marche de l'hémiparétique. Un état des lieux a ressorti des données qui renseignent sur : i) la participation des altérations structurelles biochimique et neurophysiologique du muscle suite à l'AVC, à l'expression des diverses déficiences motrices observées chez le patient hémiplégique par un amoindrissement de sa force, sa puissance et son endurance, de la capacité de marche post-AVC ; ii) l'importance de l'environnement socio-économique de la prise en charge et surtout comme un des déterminants de l'amélioration de la récupération motrice. Ces données souvent négligées dans les protocoles de soins visant l'amélioration de la capacité de déambulation et donc d'inclusion des hémiparétiques ont été prises en compte dans la conception et la mise en place des stratégies de prise en charge rééducative de la marche. Dans le cas de la réadaptation de la marche chez l'hémiparétique, deux études ont été conduites en utilisant la tDCS. Elles ont permis de montrer que la tDCS peut améliorer la plasticité cérébrale, observation faite à travers le gain global sur les performances de marche avec une stimulation unique ; mais aussi qu'elle peut être utilisée en stimulation itérative combinée à un programme au réentranement à l'effort. La tDCS à cause de sa portabilité, son utilisation relativement facile et surtout son coût moins élevé reste un outil qui peut facilement s'intégrer au contexte de la prise en charge dans i les pays à revenus limités. Les résultats obtenus à travers cette Thèse sont porteurs d'espoir quant à l'amélioration de la performance de marche chez l'hémiplégique vasculaire. ii Abstract Stroke is a hospital emergency. We have to react early to save the patient life, limit the neurologic effects and to reduce others consequences. Strokes survivors have a functional limitation and do not completely recover for the majority. Most of them walk with persistence after effect because of the hemiparesis. The result obtains after rehabilitation help searching on the walk factors on low capacity of hemi paretic stroll. This thesis based on walking capacity after strokes. It goal was to firstly find a possible link between the peripheral muscle effect, its neurophysiologic and the hemiparesis limited performance observed ; at the other way, the improvements possibility process of the central walking order in common with the cerebral plasticity thanks to the use of an innovated technics, transcranial direct stimulation tDCS and by a retraining. The results obtain at the end of the four studies gives a best knowledge on the functional state of the muscle after strokes and on the possibility to improve the hemi paretic's walking. A reality check shows data on : i) the structural, biochemical and neurophysiologic muscle participation due to strokes ; ii) the socio-economic environment importance in the care taking and specially as an motricity recovery improvement factor. These data are neglected in the care protocol targeted to improve the stroll capacity and the hemi paretic were been take into account in the conception and the walking rehabilitation care development strategies. In the case of the hemi paretic rehabilitation, two studies were being conducted using the tDCS. They help to demonstrate that the tDCS can improve the cerebral plasticity, observation made on the global gain on walking performance with a unique stimulation ; but it can also be used as combine stimulation with a retraining program. The tDCS because of it portability, it easier use and especially it lower cost remain a tool that can easily integrate the care taking context in a lower incomes country. This thesis results keeps hope in regard to the improvement of the hemiplegics walking performance iii In Memorium A, toi Dorcas Solange EDOUN, ma MERE, ma MAMAN ! Je sais, l'amour d'une Mère ne finit jamais ; Tu es immortelle ! En moi, et ma descendance, tu vivras toujours et à travers ce travail aussi ! iv Dédicace A toi, ma Colombe ! Toi, qui fais de moi, le grand homme que je suis ! Je suis fier de notre Equipe et de cet accomplissement après les longues péripéties partagées. Gloria Mahoudjro Colombe, ma tendre et belle Epouse que la fierté que nous éprouvons en ces moments, s'étende à nos enfants : Osdine, Bryan, Kenneth, Dylan et Fanette. Que cette Thèse soit pour eux le symbole de la motivation pour aller encore plus loin ! v Remerciements Au début de cette belle et exaltante aventure de la quête du savoir étaient un homme et une femme (Faustin et Solange AZE), mes géniteurs. Merci pour le don de la vie et le soin que vous n'avez cessé de me porter au long de ces années. Puis survint une personne qui a toujours cru en moi, mon Père académique : Barnabé AKPLOGAN. Alors que la tendance était plus ou moins au choix d'une relève qui porte les germes de la famille ou de la subjectivité, vous avez choisi me donner ma chance. J'ai toujours été très respectueux de ce choix. Très tôt, j'en ai mesuré la portée. Avec vous, j'ai appris le sens de la responsabilité et de l'abnégation au travail. Il n'y aurait peut-être pas eu ce rêve, si vous ne l'avez porté et soutenu. Vous m'avez orienté, contraint parfois, à faire des choix pour un futur gagnant. En ce jour, je lis de la fierté dans vos yeux et je vous promets de plus grandes jouissances. Soyez assuré, Professeur, votre carrière se poursuit. Je fais de mes années de service, en tant qu'Enseignant-Chercheur, le prolongement des vôtres. Je continuerai de m'abreuver de vos connaissances, votre éducation, cher Père académique ! Dans ma réussite, Pr. Barnabé AKPLOGAN, il y avait toujours la présence de votre tuteur : le Professeur Pierre Houndjovi DANSOU. Il m'a ouvert les portes de sa maison et très tôt adopté. Je me rappelle vos propos Professeur DANSOU : je te fais confiance et t'accompagne, car tu as osé aborder un sujet dont l'impact sera très utile pour nos populations Vous aviez alors porté mon dossier de candidature au Conseil scientifique de l'Université d'Abomey-Calavi et défendu chaque fois, pour que j'obtienne le renouvellement de la bourse de formation des formateurs. Vous devinez ma reconnaissance filiale à votre endroit. Je pourrai, à cette étape, déclarer mission accomplie. Je suis prêt à rendre à mon Pays son investissement. Merci au Conseil Scientifique de l'Université d'Abomey-Calavi qui m'a donné la chance de poursuivre mes études grâce à la Bourse Gouvernementale. Et me voici en France, accueilli au sein du Laboratoire de Physiologie et de l'Exercice (LPE). Ce dernier a subi sa mue durant ma formation devenant : Laboratoire Interuniversitaire de Biologie de la Motricité. Dr. Xavier DEVILLARD, vous m'avez ouvert les portes de cette formation et conduit à mon Directeur de Thèse Pascal GIRAUX PU-PH. Je ne sais ce qui vous a motivé pour que vous m'obteniez cet encadrement. Ce projet connait le succès du jour parce que vous en avez fécondé les premières cellules. Merci à vous ! Professeur GIRAUX (oui, vous me l'avez toujours refusé, mais question de culture, je n'ai pu changer cette habitude), j'ai été marqué par votre sens d'organisation, d'audace et surtout de calme, quelles que soient les situations. À jeune chercheur aux ambitions parfois vi démesurées, incontrôlées, vous avez appris à donner de la mesure, une rigueur scientifique. J'ai travaillé avec vous dans de très bonnes conditions et je ne sais si à un moment vous avez manqué à vos obligations. C'est l'occasion de vous présenter mes excuses pour les fois o, en moi, vous n'auriez pas trouvé la satisfaction de certaines attentes légitimes. Ce n'était pas par manquement. Si de telles sollicitations devaient revenir, je suis sûr, j'y répondrai correctement ; car j'ai beaucoup appris. À vous, Professeur Paul CALMELS, merci pour votre attention et la qualité de vos soins scientifiques ! Vous étiez là, toutes ces années ; encore plus, durant cette dernière année de thèse. Vous avez veillé sur moi comme un patient dont la survie dépendait de votre présence. Vous avez consenti beaucoup de sacrifices et ma reconnaissance est très grande ! Durant ces années de thèse, j'ai rencontré diverses personnes qui m'ont apporté spontanément ou après sollicitation leur appui. À toutes ces personnes, les lignes qui suivent sont à vous. Je salue mon Frère et Partenaire de toujours : Étienne OJARDIAS ainsi que toute sa famille. Étienne, tu t'es souvent privé de repos pour me voir aboutir. Cette thèse m'a donné d'être Tonton et je salue ta fille, ma nièce Jeanne qui vient renforcer nos liens. Je serai toujours pour elle. Je pense aussi à Fanette CHASSAGNE : merci pour les heures chaudes de statistique. Tu m'as appris à les aimer et aujourd'hui, je commence à manipuler les statistiques. Tu as été une très bonne source de motivation. À vous Laura, Alice avec qui j'ai partagé le bureau, merci pour vos moments de blagues et pour votre complicité. J'ai trouvé en chacune de ces occasions la force de continuer la route. À toute l'équipe de MPR du CHU Bellevue, et en particulier au Professeur Vincent GAUTHERON, au Dr. Agnès CONDEMINE et Dr. Diana RIMAUD je fais mention spéciale ! Je salue les Directeurs ainsi que les collègues du Laboratoire Interuniversitaire de Biologie de la Motricité (LIBM) et du Laboratoire de Biomécanique et de Performance (LaBioP) pour le temps partagé avec eux et la qualité de la formation reçue. Telle une pendule, je vous reviendrai toujours avec des idées innovantes ! À tous mes camarades de promotion STAPS au Bénin, à Jucos TEBA, Hermès GBAGUIDI, Désiré DEDEHOUANOU, Aubin HONVO, Nathanael ALOFA, Oméga HONVO, Anrif IDOHOU, au Dr. Judith AHOUNOU AIKPE et son Époux et au Pr. Thierry ADOUKONOU ma profonde reconnaissance. Enfin, pour tous ceux que je n'ai pu citer nommément mon cœur est rempli de bonnes intentions à votre endroit. Soyez assurés de ce que vos noms sont gravés en moi. vii Je salue ma famille Bénino-Française : Azisse CHABI BARI, son épouse Céline et mes neveux : Fèmi, Lola et Nal. Enfin, je dédie une mention spéciale à mes sœurs Josiane, Nadège et surtout à mon frère Martial. Je vous remercie, Messieurs les Professeurs, Membres du Jury de ma Soutenance, de me consacrer votre temps, afin de juger mon travail et de m'aider à sa valorisation scientifique. Vous êtes la clef de voûte de tout ce qui a été accompli durant ces années. Je reste disponible pour apprendre avec vous ! Merci pour ces nouvelles connaissances que vous me donnez, en cette occasion ! viii Sommaire Résumé . i Abstract . iii In Memorium . iv Dédicace . v Remerciements . vi Sommaire . ix Liste des illustrations . x Liste des abréviations . xii INTRODUCTION GENERALE . 13 RAPPELS SUR LA LITTERATURE . 19 I- Accident vasculaire cérébral et ses conséquences motrices. 20 II- Déconditionnement musculaire consécutives à l'AVC et impact sur la qualité de la marche de l'hémiparétique . 23 III- Plasticité cérébrale et techniques de stimulation corticale non invasive . 29 IV- Réentranement et performance à la marche chez l'hémiplégique . 34 OBJECTIFS . 38 RESULTATS . 40 Etude 1 : Performances de marche de patients hémiparétiques chroniques d'origine vasculaire : étude comparative à partir de parcours de soins . 42 ETUDE 2 : Retentissements musculaires consécutifs à la survenue d'une hémiplégie vasculaire : revue de la littérature . 80 Etude 3 : The effects of anodal tDCS on the walking performance of chronic hemiplegic patients . 108 Etude 4 : Rééducation post-AVC associant tDCS, entranement aérobie et marche sur tapis. Faisabilité et bénéfices. . 132 DISCUSSION GENERALE . 156 CONCLUSION . 163 PERSPECTIVES . 165 REFERENCES . 168 VALORISATION SCIENTIFIQUE DES TRAVAUX . A TABLE DES MATIERES . F ix Liste des illustrations Figure 1 : Polygone de Willis76 . 21 Figure 2 : Cycle de marche 114 . 26 Figure 3 : Paramètre de marche 108 . 27 Figure 4 : Mise en place de la tDCS chez un hémiplégique chronique. . 32 x Le patient hémiplégique est devenu une personne à accompagner car porteur de progrès au quotidien (Yelnik et al. , 2008) xi Liste des abréviations AIT : accident ischémique transitoire atDCS : anodal Transcranial Direct Current Stimulation AVC : Accident Vasculaire Cérébral APA : Activités Physiques Adaptées ctDCS : cathodal Transcranial Direct Current Stimulation dtDCS : dual Transcranial Direct Current Stimulation LTD : Long Term Depression LTP : Long Term Potention NMDA : N-Méthyl D-Aspartam OMS : Organisation Mondiale de la Santé PAS : Paired Associative Stimulation tDCS : Transcranial Direct Current Stimulation VO2 max : Consommation maximale d'oxygène xii INTRODUCTION GENERALE 13 Les accidents vasculaires cérébraux (AVC) sont les plus fréquents parmi les affections neurologiques ; ils engagent le pronostic vital du patient 1, 2. L'Organisation Mondiale de la Santé (OMS) définit l'AVC, comme étant un développement rapide, de signes localisés ou globaux de dysfonction cérébrale avec des symptômes durant plus de 24h, pouvant conduire à la mort ; sans autre cause apparente qu'une origine vasculaire 3. C'est une urgence hospitalière. Il faut agir au plus tôt afin de sauver la vie du malade et de limiter les atteintes neurologiques sources de dysfonctionnements ultérieurs. La mortalité due aux AVC reste élevée, dans les mois qui suivent l'accident : environ 25 - 30% de décès après un mois, et 40 à 50% après 6 mois 4. Les AVC constituent la deuxième cause de mortalité et la troisième source de handicap dans le monde 5. Les AVC sont une des premières causes d'invalidité durable chez l'adulte 6, 7. À titre illustratif, une personne est touchée par un AVC toutes les 5 secondes dans le monde, et l'OMS projette une augmentation progressive de l'incidence des AVC. Elles passeront à environ 23 millions de cas en 2030 contre 16 millions en 2005 1. Les AVC sont des maladies bien connues en Afrique, au regard des données de la littérature et de l'OMS 810. Comme dans la plupart des pays à faible revenu, l'Afrique est aujourd'hui exposée à la pandémie des maladies cardio- vasculaires et des AVC en particulier 11, 12. Dans les pays en voie de développement, jusqu'en 2016, le taux de létalité des AVC était de 70% des décès et 80% des handicaps y étaient associés 5. La grande majorité des pays du continent africain est concernée. Dans ces pays, la charge des AVC est de plus en plus croissante traduisant une faible capacité de prévention et/ou de prise en charge 13, 14, dans un contexte caractérisé par un pouvoir économique faible 5, 15. Sur ce continent, les décès et le handicap consécutifs sont plus élevés que dans les pays industrialisés 16, 17. En général, les AVC sont classés comme la 3ème cause de handicap acquis après les cancers et les affections cardio-vasculaires 18, 19. Par exemple, en France, les estimations indiquent 130000 nouveaux cas chaque année 20. Même si les 2/3 de ces personnes récupèrent, ils resteront dépendants 21. Levin et al. estiment que 55-75% des survivants d'AVC ont des limitations fonctionnelles 21. Ces limitations, conséquences de déficiences, réduisent quantitativement et qualitativement leur participation sociale et leur inclusion 2224. Seulement 1/5 survivant se rétablit et peut reprendre une activité professionnelle et sociale normale 25. Les autres vont garder et vivre avec des séquelles, avec la contrainte de ne plus avoir une vie normale : impossibilité ou difficultés à faire même des gestes simples comme manipuler des objets 26. 14 Les AVC n'ont pas que des conséquences au plan clinique et fonctionnel, leur charge est aussi socio-économique 2729. Il est donc nécessaire, d'envisager une prise en charge efficace qui maximise les effets de la rééducation. L'OMS a défini pour tous les États, des priorités en matière de prise en charge des maladies cardio-vasculaires 30. S'inspirant de ces directives, les pays ont révisé et réorienté au mieux, leur politique sanitaire de prévention et de prise en charge des AVC. En France, sous l'impulsion gouvernementale, la Haute Autorité de la Santé (HAS) a mis en œuvre des directives dans ce sens. En Afrique et particulièrement au Bénin, le système sanitaire est en pleine transformation, malgré les nombreuses difficultés afin de mieux répondre aux exigences du moment. Au-delà des aspects préventifs, il est recommandé une prise en charge pluridisciplinaire du survivant à l'AVC 31. Celle-ci doit constituer le support de la rééducation et de la réadaptation 32. En effet, il a été montré qu'une équipe de soins en rééducation/réadaptation bien coordonnée comprenant plusieurs spécialistes (médecin physique réadaptateur, kinésithérapeute, ergothérapeute, spécialiste des activités physiques) aboutissait à de meilleurs résultats lors de la prise en charge des patients hémiplégiques 33. Il est également connu qu'après l'AVC, les patients présentent, en général, une réduction de leur capacité de marche en comparaison au sujet du même âge sain 3437. La restauration d'une marche fonctionnellement stable est primordiale en réadaptation. La problématique de cette thèse est fondée sur la performance de marche post-AVC et s'appuie sur l'hypothèse que : i) l'utilisation d'une approche combinée de rééducation/réadaptation centrée sur la neuromodulation (processus de neuroplasticité), l'apprentissage moteur avec un reconditionnement musculaire et cardio-vasculaire peut améliorer les performances motrices des hémiparétiques ; ii) l'efficacité de cette approche et son coût réduit peuvent constituer des facteurs déterminants pour un réinvestissement dans les pays à faibles revenus dont le Bénin. Les modifications de la marche du survivant d'AVC sont consécutives à des dysfonctionnements biomécaniques qui en réduisent la performance 34, 38. La récupération motrice de la marche après l'AVC dépend fortement du niveau des atteintes fonctionnelles, de l'équilibre, de la force musculaire et de la spasticité 39, mais aussi de l'environnement 40 et des aides utilisées 4143. La rééducation/réadaptation vise entre autres à réduire les déficits moteurs, mais surtout à assurer une reprise efficiente de la marche 44. Ceci à travers les protocoles de soins priorisant le réentranement de la marche, la force, mais aussi la coordination 45, 46. Pour favoriser une bonne rééducation/réadaptation, des techniques émergentes ont été conçues, mettant en valeur la relance de l'activité musculaire couplée ou non à un réapprentissage/réentranement ou à la stimulation focale corticale 47. Le but recherché est 15 d'optimiser les résultats de la prise en charge des AVC. Il est aisé de comprendre que ces techniques se fondent sur le muscle en tant qu'effecteur principal du mouvement et sur le cerveau siège de l'atteinte et de la commande. La marche est le produit d'une activité nécessitant un effecteur (le muscle) et une commande centrale provenant du système nerveux. La littérature a très peu abordé la question de la contribution des limitations de l'effecteur dans les déficiences motrices post AVC. Partant du principe que toute limitation fonctionnelle de l'effecteur principal du mouvement peut être préjudiciable à la qualité de la motricité, le premier travail de cette thèse a réalisé un état des données scientifiques actuelles sur les changements que subit le muscle durant les phases précoces de l'AVC. Ainsi, une meilleure connaissance des atteintes du muscle, ses modifications ou changements au décours de la maladie, permettrait de mieux préserver ou améliorer son potentiel ; afin de le rendre plus apte à répondre aux diverses sollicitations. Cette préoccupation a été abordée à travers une synthèse bibliographique ayant permis de faire le point le plus exhaustif possible sur les dégradations structurelles du muscle, sa neurophysiologie et leurs répercussions sur sa fonctionnalité. Cette approche scientifique permet de fournir les preuves et de convaincre de la nécessité d'aller investiguer au plus près (c'est à dire in vivo). À terme, il s'agit d'inciter à une réévaluation des protocoles de soins pour y inclure des aspects de préservation précoce de la structure et de la neurophysiologie du muscle afin d'en limiter les répercussions sur la motricité post-AVC, favorisant une réadaptation plus rapide. Il faut rappeler que l'efficience des soins de rééducation/réadaptation tient surtout compte du contexte dans lequel ils sont réalisés 48. En effet, si l'influence positive de l'organisation des équipes de prise en charge est établie ; la littérature est presque silencieuse sur la comparaison de l'impact du niveau économique des pays et donc des modes de prise en charge sur la qualité de la récupération post-AVC. Sur la question de la prise en charge, il est évident qu'il existe une disparité économique entre pays du nord et pays du sud. La notion d'AVC 'tropical' versus 'tempéré' antérieurement introduite par Sagui 12 renforce cette idée contextuelle de prise en charge des AVC. Il a paru important de faire une évaluation de la capacité de marche avec pour référentiel le contexte socio-économique de ces pays. En prenant en compte les spécificités de soins en Afrique et en Europe, la première étude de cette thèse a mis en exergue deux contextes de prise en charge de patients hémiplégiques et le niveau de récupération afférent selon les performances de marche. Le critère d'évaluation était la performance de marche au test de marche de 6 minutes 49. Cette démarche loin d'être critique, 16 vise à ressortir les bénéfices pour les patients et les perspectives de pistes de recherche, pour une meilleure prise en charge. S'agissant de la commande centrale et en particulier de la plasticité cérébrale, il a été mis en évidence des perturbations neurologiques post-AVC du fait de la rupture de l'équilibre interhémisphérique 50. L'hémisphère lésée, malgré une hypoactivité neuronale, subit une influence inhibitrice de celle non atteinte 51. Il s'agit d'un facteur prédictif de la récupération motrice après un AVC 52. La stimulation corticale est une réponse pour améliorer la qualité de cette balance interhémisphérique à travers deux techniques que sont la stimulation magnétique transcrânienne (TMS) et la stimulation transcrânienne par courant direct (tDCS) 53. Ces dernières années, suite à des preuves évoquées 15 ans plus tôt 54, 55, l'utilisation de la tDCS a connu un développement rapide et des études sont de plus en plus conduites pour valider son intégration aux protocoles de soins en rééducation/réadaptation. Elle peut facilement s'exécuter lors des soins 55. La tDCS est une technique consistant à moduler l'activité corticale (sans induire un potentiel d'action neuronal) à partir du courant infraliminaire délivré par un appareil à travers deux électrodes salines 56. Selon la direction du courant, la tDCS induit des effets potentiateurs ou de dépression comme c'est le cas lors des processus d'apprentissage 57. Elle présente les mêmes avantages que les neurotransmetteurs pharmacologiques ; en ce qu'elle module l'activité spontanée des neurones actifs 58. Les études menées jusqu'alors ont démontré une efficacité de la tDCS dans la prise en charge des troubles consécutifs à un AVC. La tDCS a été utilisée dans des protocoles pour la prise en charge des troubles cognitifs 59, 60, du langage 61, 62, de la douleur 63 et des troubles moteurs 64. Dans ce sens, des travaux antérieurs ont montré son efficacité dans la prise en charge des troubles de la main 65. Une revue de littérature récente indique que la tDCS améliore la dextérité de la main, et augmente l'excitabilité corticale des membres supérieurs et inférieurs 66. Dans le but d'apporter une solution innovante à la prise en charge des déficiences liées aux membres inférieurs après l'ictus, il a été exploré et démontré l'excitabilité du cortex primaire (M1) 67, 68. Certains travaux menés avec la tDCS sur la marche ont apporté des résultats contradictoires : des effets bénéfiques sont rapportés pour certaines études 69, 70 et pas d'effet pour d'autres 7173. Le présent travail s'inscrit dans cette dynamique de recherche de preuves scientifiques. La troisième étude à travers une intervention a recherché l'efficacité d'une tDCS unique sur la capacité de marche de patients hémiplégiques et en a mesuré l'effet rémanent. Enfin, s'appuyant sur ces résultats, une dernière étude préliminaire a porté sur la faisabilité et la tolérance d'un groupe de participants volontaires à un programme de stimulations itératives 17 par tDCS couplées à un programme de réentranement. Elle a combiné dans une intervention l'amélioration de la neuroplasticité par la tDCS couplée à un entranement cardiaque et un apprentissage locomoteur. Cette thèse rend compte de l'ensemble des travaux menés au regard des hypothèses. Ils sont présentés dans la partie consacrée aux résultats sous forme de 4 articles soumis ou publiés. Ces derniers seront précédés d'une revue de la littérature et suivis d'une discussion générale, de la conclusion et en fin de perspectives. 18 RAPPELS SUR LA LITTERATURE 19 I- Accident vasculaire cérébral et ses conséquences motrices I. 1- Rappel anatomique et physiologique sur le cerveau Le système nerveux central se compose de l'encéphale et de la moelle épinière. L'encéphale se subdivise en 03 parties : le cerveau, le tronc cérébral et le cervelet. Le cerveau est l'étage le plus élevé dans la hiérarchie du système nerveux central 74. Il est logé dans la boite crânienne enveloppée par 3 méninges (comme l'ensemble des composantes du système nerveux central). Il s'agit de l'extérieur vers l'intérieur de la dure-mère, l'arachnoïde et la pie-mère. La pie-mère bien vascularisée est solidaire de la couche externe du cerveau appelée cortex cérébral. Le cortex cérébral est la substance grise recouvrant extérieurement les hémisphères cérébraux. Il s'agit de véritables circuits neuronaux délimitant des zones fonctionnelles (gyrus). Sur le plan fonctionnel, il a été mis en évidence une organisation de la commande motrice à partir du cortex moteur. Celle-ci a été représentée par l'homonculus de Penfield 75. À l'intérieur du cerveau se trouve la substance blanche. Elle est composée d'amas de connexions axonales entre les neurones. La vascularisation du cerveau est assurée par 2 systèmes : les carotides internes (système antérieur) et l'artère basilaire (système vertébro-basilaire) 76. L'important flux sanguin généré par ce dispositif artériel, autour du polygone de Willis, permet de fournir en quantité et en qualité l'oxygène et les nutriments nécessaires au bon fonctionnement du cerveau. Ce polygone présente des variabilités embryologiques interindividuelles qui expliquent les différences observées au niveau des symptômes et de la sévérité des dysfonctionnements d'un patient à un autre. 20 Ant Lat Figure 1 : Polygone de Willis76 I. 1- Physiopathologie de l'AVC L'accident vasculaire cérébral (AVC) est défini selon l'OMS comme étant : un déficit brutal d'une fonction cérébrale focale sans autre cause apparente qu'une cause vasculaire 77. L'accident vasculaire cérébral (AVC) était couramment appelé attaque cérébrale . Il appartient au groupe des maladies cardio-vasculaires. En cas de suspicion d'AVC, si les symptômes durent typiquement moins d'une heure sans laisser de séquelle, il s'agira alors d'un accident ischémique transitoire (AIT). Il se définit comme un épisode bref de dysfonction neurologique dû à une ischémie focale cérébrale ou rétinienne, sans preuve d'infarctus aigu. En revanche, si les symptômes persistent, la neuro-imagerie pourra mettre en évidence une ischémie ou une hémorragie cérébrale 78. Deux mécanismes sont à l'origine de ce déficit et permettent de définir les deux grands types d'AVC : ischémique et hémorragique 79. I. 1. 1- L'AVC Ischémique Il est encore appelé infarctus cérébral. La privation de nutriment d'une partie du cerveau, suite à une occlusion du réseau artériel l'irriguant. Le flux sanguin est alors subitement diminué, voire coupé avec pour conséquences : la mort des tissus afférents à la zone, la formation d'un 21 œdème périlésionnel et le développement de circuits parallèles pour assurer l'irrigation autour de la région lésée. Cette baisse du débit sanguin est causée par une multitude de causes dont les plus évidentes sont : une embolie sanguine suite aux remaniements des plaques athéromateuses, des malformations cardio-emboliques et l'occlusion des petites artères 76, 80. Ils constituent 80% des cas 8183. I. 1. 2- AVC Hémorragique Il est aussi qualifié d'hémorragie cérébrale. Il survient après un passage anormal du sang en dehors des vaisseaux et donc dans les tissus environnants. La destruction du tissu cérébral est plus rapide dans ce cas. Ils représentent environ 20% des cas d'AVC 82. I. 2- Séquelles consécutives à l'AVC Le cerveau humain étant organisé en régions fonctionnelles, toute atteinte sur une partie provoquerait des dysfonctionnements partiels ou complets, selon son étendue. Dans le cas d'un AVC, les atteintes peuvent toucher, selon l'artère et le territoire affectés, aux fonctions : sensitives, cognitives, motrices et végétatives 77. Les troubles moteurs associés aux AVC portent essentiellement sur des perturbations de la commande motrice marquée par la présence d'un déficit moteur, des troubles de la motricité visuelle, de la mimique ou du langage, le contrôle sphinctérien ou de la vessie 84. Dans le cadre de cette thèse, les atteintes motrices et particulièrement, celles en rapport avec la motricité du membre inférieur, la fonction locomotrice, sont plus évoquées. De façon générale, l'hémiplégie est l'une des conséquences directes de l'AVC 85. Elle résulte de l'atteinte de la voie motrice principale entre le neurone d'origine de la voie pyramidale et sa synapse avec le motoneurone dans la corne ventrale de la moelle spinale 86. L'hémiplégie se traduit par une perte totale ou incomplète de la motricité volontaire dans une moitié du corps à l'opposé du siège de la lésion (hémiplégie controlatérale). Elle peut aussi provenir d'une lésion siégeant avant la décussation du faisceau pyramidal entranant une hémiplégie homolatérale (cas exceptionnel) 86. Dans le cas des AVC, l'hémiplégie affecte 80% des survivants et au stade chronique 40% des survivants sont hémiparétiques 87. Les autres atteintes portent sur la faiblesse musculaire avec une variation de tonus musculaire (spasticité), des contractures articulaires et des dysfonctionnements du contrôle moteur. La spasticité est documentée comme une conséquence d'une contracture du coude dans les 4 mois qui suivent l'AVC 88. Dans les 12 22 mois après l'ictus, 60% des survivants développent une contracture 89. Celle-ci est plus observée au niveau de l'articulation du poignet chez ceux qui ont une mauvaise récupération 88. II- Déconditionnement musculaire consécutif à l'AVC et impact sur la qualité de la marche de l'hémiparétique II. 1- Structure du muscle Il existe 3 types de muscles : les muscles striés ou squelettiques (reliés au squelette), les muscles lisses ou viscéraux et le muscle cardiaque. Ce chapitre est destiné à l'organisation du muscle strié squelettique 90. Le muscle strié squelettique permet de faire des mouvements volontaires. Il est composé d'un ensemble de fibres musculaires solidaires, les unes des autres pour former des faisceaux de fibres musculaires. Chaque fibre est entourée d'un sarcolemme à l'intérieur duquel se trouve le sarcoplasme o baignent les myofibrilles et d'autres éléments (réticulum endoplasmique, mitochondries, les myofilaments, les réserves de glycogène, le calcium). Chaque fibre musculaire est formée par une succession de sarcomère qui en est l'unité contractile. Le sarcomère est l'espace anatomique compris entre deux lignes Z et constitué de myofilaments. Les myofibrilles sont responsables de la contraction musculaire. Deux myofilaments contractiles ont été identifiés pour le muscle squelettique : les filaments d'actine (épais) et les filaments de myosine (mince). Ces filaments sont disposés de façon alternée dans le sarcomère, les filaments d'actine étant au centre. Seuls les filaments de myosine ont contact avec les deux lignes Z (délimitant le sarcomère). Les fibres musculaires présentent une bonne irrigation grâce à une vascularisation basée sur un réseau de capillaire. Les fibres nerveuses parcourent les muscles jusqu'à son unité fonctionnelle (sarcomère) o se créent des jonctions neuromusculaires. Il s'agit de synapses, véritables liaisons entre la fibre nerveuse motrice et la fibre musculaire. La fibre musculaire est innervée par le motoneurone . Chaque motoneurone forme, avec l'ensemble des fibres musculaires qu'il innerve, l'unité motrice. Le muscle squelettique possède les propriétés d'excitabilité, d'élasticité, de contractilité, d'extensibilité et de plasticité. Ces propriétés permettent au muscle, sous le contrôle du système nerveux, de générer, de modifier et de contrôler la force nécessaire à la réalisation des divers mouvements. Il a été mis en évidence, par rapport au mode de fonctionnement et au métabolisme (enzymes utilisés lors de la contraction), 3 types de fibres musculaires 91 : - Les fibres musculaires de Type I ou à contraction lente ou fibres rouges. Utilisées dans les activités de durée longue avec intensité modérée. Leur riche vascularisation 23 permet l'apport d'oxygène nécessaire à la combustion de leurs substrats énergique (glucose, graisse accessoirement protéine). Elles se fatiguent très lentement. - Les fibres musculaires de Type IIa ou intermédiaires. Elles sont utilisées dans les activités de durée moyenne et d'intensité moyenne. Leur vascularisation est relativement bonne permettant une combustion faible. Elles ont de ce fait une fatigue moins rapide. - Les fibres musculaires de type IIb ou à contraction rapide ou fibres blanches. Très peu vascularisées, elles brûlent leurs substrats (créatine phosphate) en absence d'oxygène. Elles se fatiguent très vite et sont utilisées dans les activités de grande intensité avec durée courte. II. 2- Conséquences musculaires de l'AVC L'atteinte du faisceau pyramidal conduisant à l'hémiplégie n'est pas sans conséquence au niveau musculaire. Il a été rapporté dans la littérature : - des modifications histologiques dans le muscle : changement de la proportion des fibres (prédominance de fibres II), diminution de la taille et de la répartition des fibres musculaires 92 ; - une atrophie musculaire : diminution de masse maigre et de la section transversale des muscles ; rapportées à partir de la 2ème semaine après l'AVC. Cette perte est compensée par une augmentation de la masse grasse aussi bien du côté parétique que du côté non parétique 9395 ; - une perturbation du fonctionnement unités motrices et de la commande : intervenant 4h après l'accident, se traduisant par : une diminution de la capacité d'activation des unités motrices, une réduction des unités motrices recrutables, la diminution de la vitesse de conduction de l'influx, la présence de la spasticité dans les muscles antigravitaires, une altération de la synergie musculaire 96100 ; - une perte de la force musculaire : conséquence de la perte de masse musculaire, mais aussi des dysfonctionnements neuromusculaires due à l'atteinte centrale. L'alitement, l'inactivité et la mauvaise alimentation consécutive à l'AVC en sont aussi des causes 101103 ; - une modification du métabolisme musculaire : induite par la perte de masse musculaire, le changement des proportions de types de fibres musculaires et l'infiltration graisseuse musculaire 92, 104 ; Somme toute, la perte de masse musculaire, la sous-activation neuromusculaire et la sous-utilisation du membre induisent une fragilisation osseuse et conduisent à terme à une ostéoporose 94. Toutes ces modifications musculaires réduisent la mobilité et conduisent à un 24 déconditionnement 105. Ce dernier, ajouté à la sévérité de l'atteinte centrale, induit chez l'hémiplégique une marche perturbée ou anormale. II. 3- Perturbation de la marche chez l'hémiparétique II. 3. 1- Rappel sur la marche normale La marche humaine normale se définit comme un ensemble de processus complexes impliquant la coordination de mouvements : de rotations des segments corporels ; afin de maintenir l'équilibre du corps pendant son déplacement vers l'avant 106. La marche est une fonction essentielle quand il s'agit de se déplacer. L'homme y recourt lors de la réalisation des activités de vie courante. L'unité fonctionnelle de la marche est le pas. Le pas correspond à l'intervalle séparant deux appuis au sol, du même pied 107. La marche est donc le résultat, d'une activité motrice cyclique bien paramétrée (Figure 2). Il est donc possible d'analyser la marche de façon qualitative et quantitative 108. Sur le plan quantitatif, il peut être distingué des paramètres cinématiques, cinétiques, temporels et spatiaux. Les paramètres cinématiques sont relatifs à la position des divers segments corporels dans l'espace. Ils incluent la position linéaire et angulaire, les déplacements et les temps découlant de ces déplacements ou déviations. Il s'agit à titre illustratif des angles entre les divers segments corporels à certaines phases du cycle de marche (flexion de la hanche, flexion du genou, flexion plantaire) 109. Les paramètres cinétiques se basent sur la détermination des moments de force provenant de l'activité musculaire 110, la réaction du sol 111, le coût énergétique 112 et la puissance musculaire 113. 25 Figure 2 : Cycle de marche 114 Les paramètres temporo-spatiaux 114, 115 concernent : - Le cycle de la marche : temps entre le premier contact au sol de deux pas consécutifs du même pied. Cette définition permet de distinguer les phases d'appui et oscillante de la marche. - La cadence (cadence) : Nombre de pas par unité de temps. Soit le nombre de contacts talon au sol de chaque pied en une minute (pas/min). - - La vitesse (velocity ou gait speed) : Longueur du parcours par temps (m. s-1). La longueur du pas (step lenght) : Distance lors de la marche entre l'orteil d'un pied au sol et le talon du pied controlatéral qui se pose au sol. - La longueur du cycle (stride lenght) : Distance entre les deux contacts au sol du talon du même membre inférieur, lors de deux pas consécutifs. - Le temps d'appui unipodal (single limb support (period) : Temps entre le dernier contact au sol d'un pied et le premier contact au sol du prochain pas du même pied. Ce paramètre temporel peut s'exprimer en pourcentage du cycle de marche (% Gait Cycle) ou en secondes. 26 Figure 3 : Paramètre de marche 108 La faculté de marcher donne à l'individu l'autonomie nécessaire pour subvenir à ses besoins basiques. Cette capacité acquiert son modèle définitif vers 9 ans après que l'enfant ait amélioré ses contrôles neuronaux sur le système musculosquelettique en plein développement 116. Il existe une régulation interne qui favorise une marche à coût énergétique réduit ; et ce malgré les contraintes 116118. La marche nécessite une fonction ostéoarticulaire cohérente et libre, ainsi qu'un contrôle cérébral et une coordination neuromusculaire complexes. Ce contrôle cérébral permet l'intégration d'informations environnementales et proprioceptives afin de générer et corriger des séquences motrices. La bonne intégration sensori-motrice et la bonne correction du mouvement accroissent l'efficacité de la marche et en réduisent les dysfonctionnements éventuels. Cependant, avec l'âge, la marche connait des modifications se traduisant par une diminution de la vitesse de marche, entre autres 119, 120. 27 II. 3. 2- Dysfonctionnement de la Marche chez l'hémiparétique L'AVC étant une atteinte du cerveau, elle induit une perturbation dans la conduite des informations entre le cerveau et les neurones assurant la conduite des informations aux effecteurs. La marche étant une activité placée sous contrôle des centres nerveux, elle se trouve perturbée suite à l'AVC 121. La Perturbation est la conséquence de deux déficiences : la diminution de la force ou l'incapacité à générer une contraction musculaire volontaire d'intensité normale pour tous les groupes musculaires et la mauvaise régulation de l'activité musculaire 113, 122, 123. À cela, ajoutons des dysfonctionnements comme : la spasticité et les modifications des propriétés mécaniques du muscle qui surviendront plus tard, au cours de la maladie 124. Les contractures articulaires, surtout au niveau des fléchisseurs plantaires, qui limiteront considérablement la marche chez l'hémiparétique 125. Une marche est qualifiée d'anormale lorsqu'elle présente des troubles sur le plan qualitatif et/ou quantitatif : perturbation de l'équilibre, modifications des paramètres dynamiques, spatiaux ou temporels 126. Malgré les différences entre les individus, les anomalies de la marche de l'hémiplégique présentent des critères communs 127. Il est noté une réduction de la vitesse de marche, de la longueur du pas et de la vitesse d'oscillation (du côté affecté) ; une réduction du temps d'appui plus important du côté atteint que du côté sain ; une augmentation de la durée du double appui ; somme toute, une augmentation de la durée des temps d'appuis au détriment des temps d'oscillations 128131. Ces changements de paramètres temporo-spatiaux et la tendance à charger le membre inférieur non parétique engendrent une asymétrie dans la marche des patients hémiparétiques. Si cette asymétrie persiste, elle peut induire : des douleurs, des lésions articulaires et un risque accru de chutes 132. Une étude a révélé que 70% des survivants connaissent une chute dans le premier semestre après la maladie 133. Ce facteur interviendrait comme élément démotivant de la volonté de marcher : 30- 80% des patients indiquent avoir peur de marcher 134. Ceci peut impacter négativement sur l'aptitude cardio-vasculaire, la capacité de déambulation et la participation sociale ou être source d'isolement et de dépression 135. Il s'agit d'autant de raisons qui font que la marche constitue un objectif important de la rééducation/réhabilitation 114. Cependant, par rapport à l'atteinte de cet objectif, très peu de données quantifiables publiées existent. Très peu d'études rapportent les données sur l'évaluation de la capacité de marche après prise en charge en réadaptation. Dans une méta- 28 analyse récente, il était recensé 127 études portant sur l'évaluation sans qu'il ne s'agisse que de donner suite à des interventions 136. III- Plasticité cérébrale et techniques de stimulation corticale non invasive III. 1- La plasticité cérébrale La plasticité cérébrale est l'ensemble des changements de l'organisation cérébrale secondaires à une stimulation répétée 137. Il s'agit en réalité de l'aptitude que possède le cerveau à modifier son organisation structurale (histologique et anatomique) et fonctionnelle, en réponse à une lésion 137. Dans le cas d'une atteinte corticale (AVC par exemple), il a été observé une amélioration spontanée des déficits moteurs et cognitifs dans les semaines qui suivent 138, 139. Dans ce sens, en même temps que la résorption de l'œdème et des tissus nécrosés, il a été mis en évidence, une nouvelle représentation des fonctions neurologiques dans le cerveau, la création de nouvelles synapses et le renforcement des circuits neuronaux existants 140, 141. Cette réorganisation corticale en réponse à une atteinte est qualifiée de plasticité cérébrale 138. Les mécanismes à l'origine de cette plasticité ne sont pas encore complètement élucidés. Chez le rat et le chimpanzé, les changements en rapport avec la plasticité cérébrale résulteraient de la modification de la morphologie des neurones (y compris l'arborisation terminale), de la synaptogenèse, de la longueur des dendrites 142, 143. Chez l'humain, la modification spontanée de la carte de représentation motrice 144147, de la balance interhémisphérique 50, 139, des réseaux neuronaux 148, 149 ou des processus liés à la croissance 150152 ont été évoqués. En s'appuyant sur des études en neuroimagerie, il est admis que cette plasticité cérébrale est la conséquence du diaschisis et du démasquage du réseau préexistant pour suppléer les fonctions déficitaires par redondance ou vicariance 153155. C'est l'ensemble de ces mécanismes intrinsèques qui se traduisent de façon visible par la récupération motrice spontanée qui s'observe entre 1 et 3 mois chez environ 70% des patients (sans atteinte importante du faisceau cortico-spinale) 156, 157. Au- delà de cette étape, le recouvrement des capacités requiert la mise en jeu d'autres mécanismes, dont ceux rééducatifs/réadaptatifs. Le cerveau possède la capacité de subir des apprentissages et de les acquérir. Selon les expériences (apprentissages, tâches) vécues, il y a des changements dans les régions (sensorielle et motrice) du cerveau 158, 159. L'entranement moteur semble modifier les représentations motrices corticales en quelques jours 142, 143, 158. Il importe néanmoins de remarquer que les modifications des représentations corticales ne sont pas simplement le résultat d'une répétition. Ils sont surtout le produit des aspects spécifiques de la sollicitation comportementale 158. Cette 29 sollicitation (tâches) doit avoir la particularité de comporter des niveaux d'exigences pouvant induire un réel apprentissage. En effet, la plasticité cérébrale dépend de la qualité de la stimulation en vue d'induire des apprentissages ou des compétences et ne saurait se réduire à une simple répétition de gestes 160. Si la plasticité cérébrale dépend de la qualité de la tâche induite, il est possible d'en déduire que les techniques de rééducation/réadaptation des cérébrolésés doivent inclure des niveaux croissants d'habiletés motrices pour être efficace 160. III. 2- La stimulation corticale non invasive et la tDCS La plasticité cérébrale est donc l'ensemble des mécanismes permettant au cerveau d'adapter son fonctionnement aux situations nouvelles. L'une des priorités de soin est de mettre en œuvre, au plus tôt, cette adaptation. Ceci passe à travers l'exploitation de la capacité du cerveau, à s'adapter aux changements suite à : une stimulation sensorielle naturelle, une acquisition de compétences, des lésions périphérique et/ou lésion centrale, des agents de promotion de la croissance exogène, la neuromodulation 160. Les auteurs ayant abordé la stimulation corticale non invasive fondent leur principe sur la nécessité de rééquilibrer la balance interhémisphérique rompue du fait de la lésion 161. Il a été montré que les hémisphères cérébraux sont en compétition ; chacune exerçant un contrôle inhibiteur sur les fonctions de l'autre par le biais des voies transcalleuses 50, 162, 163. Ceci a été qualifié d'inhibition réciproque. Ce mécanisme naturel connait un déséquilibre après l'AVC à cause de l'atteinte du faisceau cortico-spinal. En effet, l'hémisphère atteint (lésé) subit une diminution de son excitabilité corticale contrairement à l'hémisphère sain dont l'excitabilité corticale est augmentée 164166. Ce déséquilibre dans l'excitabilité corticale n'est pas sans conséquence puisque l'hémisphère lésé subit l'influence (inhibition) de l'hémisphère sain 165. Il s'ensuit au plan fonctionnel, une réduction des performances neurologiques de l'hémisphère atteint 167 se traduisant par l'ampleur des déficits observés et les diverses activations 15 jours après l'AVC 168, 169. Il a été prouvé qu'il est possible de moduler l'activité neuronale en stimulant le cortex cérébral 170. C'est se fondant sur ce principe que la stimulation corticale est utilisée pour potentialiser l'activité de l'hémisphère lésé, ou diminuer celle de l'hémisphère atteint afin de rétablir la balance interhémisphérique. Diverses études ont permis de mettre en place des techniques de neurostimulation depuis environ deux décennies. L'utilisation d'une stimulation corticale vise le rétablissement de cet équilibre par : une diminution de l'excitabilité corticale motrice de l'hémisphère sain 171173 ou une augmentation de celle de l'hémisphère affecté 173 30 175. Il s'agit : d'augmenter l'excitabilité du cortex moteur du côté lésé, de limiter le développement de stratégies compensatrices non adaptées (hyperexcitabilité du cortex moteur controlésionnel), de rétablir l'équilibre de la balance interhémisphérique (entre cortex moteurs lésé et sain), de potentialiser la réponse du système moteur aux techniques de rééducation classiques pour en faciliter le réapprentissage moteur et de diminuer le handicap résiduel 176. À l'étape actuelle des connaissances 177, 3 techniques de stimulation non invasive sont connues : - La stimulation magnétique transcrânienne (TMS) : elle est une technique indolore 178180. La TMS utilise un dispositif permettant de créer un champ électromagnétique pouvant exciter et dépolariser les réseaux neuronaux corticaux chez l'homme 181. Ce champ électrique est induit avec une bobine magnétique dont le type permet de juger de l'étendue 181, 182 et de la profondeur de la zone stimulée 183, 184. Elle régule à la hausse ou/baisse l'excitabilité des structures neuronales placées sous la surface de la bobine selon les paramètres (fréquence et durée de la stimulation, la forme de la bobine, le champ magnétique) de stimulation 185, 186. Dans le cas d'une stimulation portée sur M1, la TMS agit par voie trans-synaptique en activant une chane d'interneurones corticaux (facilitateurs ou inhibiteurs) qui excitent les motoneurones corticaux de la voie pyramidale 187, 188. Ces paramètres peuvent être modifiés pour induire une stimulation magnétique transcrânienne répétitive (rTMS) dont les effets peuvent aller jusqu'à 1-2h après la stimulation 185, 189. - La Paired Associative Stimulation (PAS) : elle combine une stimulation corticale à une stimulation électrique périphérique 190. Il s'agit de produire une stimulation corticale par un choc magnétique sur le cortex moteur primaire couplé à une stimulation électrique périphérique du nerf médian pendant 30 minutes à une fréquence de 50Hz 191, 192. L'intérêt porte sur les effets induits par la durée de la répétition des stimuli. En effet, la variation de la durée de l'intervalle interstimuli peut induire des effets rémanents de type LTP (long- terme potentiation ou effets rémanents excitateurs) ou LTD (long-terme dépression ou effets rémanents inhibiteurs). Ainsi un intervalle interstimuli égale à 25 ms produit un effet excitateur alors qu'à 10 ms, il est inhibiteur 193, 194. - La Stimulation électrique Transcrânienne à Courant Continu (tDCS) : utilise un appareil portable pour générer au scalp (à travers des électrodes éponges salines), un courant continu et de faibles intensités (1-2mA) 180, 195. Le résultat recherché est de modifier le potentiel membranaire et l'excitabilité neuronale corticale 56, 196. La tDCS induit une excitabilité corticale réversible en fonction de la durée et de l'intensité de la stimulation 56. C'est la technique sur 31 laquelle se fondent les travaux de la présente thèse. Le paragraphe suivant permettra de mieux la décrire et d'en ressortir l'usage dans le cadre de protocole fonctionnel centré sur la récupération motrice des membres inférieurs. Figure 4 : Mise en place de la tDCS chez un hémiplégique chronique. III. 3- Stimulation corticale par tDCS : réhabilitation motrice et restauration de la marche chez l'hémiparétique L'usage de la tDCS en rééducation/réadaptation est une option de plus en plus préférée en neuro-réhabilitation, car il s'agit d'une technologie peu coûteuse, portable, mais aussi parce qu'elle peut être utilisée comme adjuvant de soins 197, 198. Suite à l'AVC, la fonction neuronale perd en qualité et en efficience à cause de la rupture des informations en provenance du cerveau. Pour rétablir cette fonction, il se met en place des modifications 199, 200. Cette notion s'appuie sur la plasticité cérébrale. Il s'agit d'un ensemble de processus visant l'optimisation de la libération du facteur de croissance, des réponses cellulaires endogènes (neurogenèse) et du remodelage neuronal (arborisation dendritique) 201. La réussite du processus d'apprentissage est obtenue après un processus d'intégration impliquant des mécanismes de potentialisation grâce à une reconfiguration sensorimotrice des régions cérébrales impliquées dans le geste 201, 202. Celle-ci est fonction du nombre de répétitions, de la qualité des tâches, de l'implication du système sensorimoteur et des agents pharmacologiques 203, 204. 32 L'utilisation de la tDCS en réhabilitation a pour but d'accroitre l'excitabilité du cortex hypo-actif et de réduire l'hyperexcitabilité de celui controlésionnelle 205. Ceci est obtenu grâce au changement de l'activité postsynaptique résultant de la modification potentielle membranaire par la tDCS 54, 206. En effet, la tDCS favorise la mise en jeu de mécanismes identiques à la potentialisation /dépolarisation à long terme ; suite à la modulation des canaux dépendants du calcium, du sodium et de l'activité des récepteurs NMDA 57 et consolide, de ce fait, l'activité d'apprentissage dépendant des récepteurs de Glutamate par une active sélective des réseaux neuronaux 207. Il est admis que la tDCS favorise une bonne réorganisation et l'amélioration de la fonction motrice post-AVC surtout quand elle est utilisée avec un programme d'apprentissage moteur 208. Les effets obtenus sont en rapport avec le type de stimulations tDCS (anodale, cathodale ou bihémisphérique) appliquées. Une stimulation tDCS anodale (atDCS) développe une stimulation excitatrice. Elle correspond à une disposition de l'électrode positive sur l'hémisphère lésé et la deuxième placée en controlésionnel au-dessus de l'orbite 54. Une tDCS cathodale (ctDCS) est inhibitrice et s'obtient par une pause de l'électrode négative sur l'hémisphère sain et la 2ème électrode en supraorbital du côté opposé 54. Enfin, une double tDCS est la combinaison des deux techniques ci-dessus citées 209. Des travaux ont été conduits pour évaluer l'effet de la tDCS sur récupération de fonction motrice après l'AVC. Ces études se sont appuyées sur le principe de l'inhibition de l'hémisphère intacte et l'augmentation de l'excitabilité de l'hémisphère affectée (atDCS) ou vice versa (ctDCS) ou de la double activation hémisphérique (dtDCS) 210, 173. Une méta-analyse récente a montré l'efficacité de ctDCS dans les activités de vie quotidienne 211. Pour les résultats sur le membre supérieur, même si des auteurs ont observé des effets limités 70, des travaux ont démontré des résultats positifs. Un bon rendement de la main parétique a été obtenu à l'issue de 10 séances de rééducation intensive combinée à de la tDCS avec un effet rémanent jusqu'à 6 mois 212, 213. De plus, il a été montré que la tDCS anodale ou cathodale a des effets bénéfiques sur la récupération de la dextérité manuelle 214, 215, 64. Cet effet bénéfique est renforcé lorsque la tDCS est couplée à la rééducation 216. Des auteurs 217, 218 ont essayé un montage bihémisphérique des électrodes dans le cadre d'une stimulation itérative par tDCS et ont conclu que cette technique ne produisait pas d'amélioration pour l'usage de la main. À contrario, une méta- analyse admet que cette technique (tDCS bihémisphérique) a des effets bénéfiques sur la récupération motrice si elle est exécutée avec une densité du courant élevée, des électrodes réduites et sur au moins 5 jours 219. 33 Sur le membre inférieur, Tathis et al. 69 en évaluant la vitesse de marche de 14 patients hémiparétiques en phase aige ont trouvé après leur avoir appliqué une atDCS un effet positif. Il en est de même pour Sohn et al. 73 qui l'ont prouvé avec une ctDCS sur la production de force des membres inférieurs et la stabilité posturale. Toutefois, Fusco et al. 70 n'ont pas obtenu de résultats probants avec des patients situés dans la même phase de la maladie, traités au préalable avec une ctDCS. Lorsqu'elle est induite une semaine après l'AVC, elle produit plus d'amélioration, car avant il n'a pas été observé de différence avec les traitements placebo (Sham) 220. Ces résultats prouvent que la tDCS réduit le déséquilibre interhémisphérique et modifie durablement les zones du cerveau engagées dans les apprentissages favorisant la rétention et le transfert d'autres habiletés motrices 220, 221. Cependant des problèmes restent liés au niveau de preuves en ce qui concerne ces études. Il est souhaitable que les études se focalisent sur des essais cliniques pouvant donner plus de preuves scientifiques en les randomisant et en les réalisant à l'aveugle. IV- Réentranement et performance à la marche chez l'hémiplégique IV. 1- Techniques de réentranement à la marche chez l'hémiplégique Le réentranement à l'effort regroupe toutes les techniques et stratégies qui permettent à une personne d'améliorer ses capacités fonctionnelles 222. La rééducation/ réadaptation vise la réduction des conséquences cognitive et fonctionnelle des AVC. L'un de ses objectifs est de rétablir ou d'améliorer la santé cardio-vasculaire, de restaurer l'équilibre pour une marche biomécanique plus stable 223, 224. En utilisant le test de marche de 6 minutes 49 comme outil d'évaluation, il a été prouvé qu'il existe une corrélation entre la capacité de marche et le périmètre de marche 39. Les survivants d'AVC ont une faible aptitude de déambulation 223, 225. Ils ont donc un périmètre réduit de marche associé à une vitesse de marche inférieure au sujet du même âge 226, 45. Le déconditionnement équivaut à l'état o le sujet ne peut accomplir les fonctions de la vie quotidienne du fait d'une valeur de consommation d'oxygène VO2 (max) en dessous de 50% comparée au groupe du même âge 227, 228. Les survivants d'AVC ont des valeurs moyennes de VO2 max correspondant à 50 70% des capacités du sujet sain du même âge 229. Des études transversales avaient rapporté des valeurs de VO2 max chez les hémiparétiques variant entre 11, 4 3, 7 et 17, 3 7, 0 mL. kg-1. min-1 104 puis 17, 7 4, 1 mL. kg-1. min-1 39 et une étude récente 34 avec un suivi longitudinal 18, 1 6, 6 mL. kg-1. min-1 230. Le déconditionnement post-AVC est documenté à toutes les phases de la maladie 39, 39, 231. Une amélioration des capacités cardio-vasculaires, du capital musculaire et du contrôle moteur est donc prédictive d'une meilleure endurance à la marche chez l'hémiplégique vasculaire 36, 232. Pour ce faire, les protocoles de soins après l'ictus incluent de plus en plus des exercices variés mettant l'accent sur une rééducation fonctionnelle (orientation vers des tâches), mais aussi et surtout sur le réentranement à l'effort. Le réentranement utilise en fonction du type : un entranement aérobie, de renforcement musculaire, ou combiné (aérobie renforcement musculaire) et ceci selon une des modalités caractérisées par la fréquence, l'intensité et la durée. Des exercices portant sur la marche avec tapis roulant avec ou sans allègement de poids, l'entranement avec ergocycle, la robotisation et le renforcement musculaire sont utilisés seuls ou inclus dans les protocoles classiques de soins. Le choix de certains de ses techniques est basé sur la nécessité de parfaire le modèle de marche perturbé par la lésion et d'avoir un haut niveau de répétition de la tâche motrice 233 et/ou une meilleure récupération 234. Une méta-analyse récente 235 a montré que la thérapie physique impliquant l'utilisation d'exercices de réentranement et de tâches motrices a des effets bénéfiques à toutes les phases de l'AVC. Elle impacte positivement sur les membres (bras, jambes) les fonctions motrices, le tonus musculaire, la force, mais aussi la fonction de locomotion : paramètres spatio- temporels (longueur de pas, asymétrie nombre de pas) ainsi que la vitesse et endurance de marche. Cette efficacité proviendrait de l'intensité des séances, il est recommandé en moyenne au moins 30 min d'entranement par jour avec une intensité réguler selon la fréquence cardiaque de réserve du patient 229. L'autre facteur explication est la qualité de la répétition. Il faut avoir un nombre de répétitions élevé avec une grande variation du geste ou de la tâche 236, 237. Même si de telles séances ont de bons effets sur la correction des déficits moteurs post-AVC, il a été montré que les séances de physiothérapie induisent peu ou relativement pas de changement sur le pic de V02 max à cause de leur fréquence, durée et de leur intensité 238. Il est alors évident de s'interroger sur le réel bénéfice que tirent les patients de leur participation au programme de réentranement. IV. 2- Avantages physiologiques du réentranement à la marche de l'hémiplégique En général, la participation à un programme de réentranement vise essentiellement l'amélioration des capacités du système cardiorespiratoire. Comme tout entranement bien conduit chez le sujet sain, elle induit des effets bénéfiques sur le système cardio-respiratoire 35 (augmentation du volume d'éjection systolique, diminution de la fréquence cardiaque, amélioration de la fréquence respiratoire) ; la circulation sanguine (bonne perfusion musculaire, amélioration du flux sanguin) et système sensorimoteur (réduction du temps de traitement de l'influx et réponse plus élaborée)239. En plus de ces bénéfices, les programmes de réentranement ont des effets qui diminuent ou compensent les pertes en rapport avec l'atteinte (perte de masse musculaire, ostéoporose, altération de la marche) et un fonctionnement optimal des systèmes fonctionnels du corps. La participation à un programme d'entranement après l'ictus conduit à des améliorations fonctionnelles clairement démontrées et en particulier à l'élévation du VO2 max 240. Une étude récente avec un suivi longitudinal effectué sur 33 patients hémiplégiques (âgés en moyenne de 59, 0 11, 3 ans) après l'AVC a indiqué un gain de VO2 max suite à l'entranement passant de 18, 1 6, 6 mL. kg-1. min-1 à 19, 8 8, 0 et 19, 78, 4 mL. kg-1. min-1 respectivement à 6 et 12 mois. Cette amélioration est surtout remarquable au second trimestre 230. En plus, il est noté une amélioration globale de la capacité à l'effort se constatant par une moindre fatigabilité pour le même degré d'effort. La démarche est plus sure et moins perturbée, la diminution des risques de chute, la réduction des facteurs de risque et de comorbidité (hyperglycémie, hypertension artérielle, hypercholestérolémie, obésité) en rapport avec l'atteinte initiale 241. Ces améliorations des capacités cardio-vasculaires se répercutent positivement sur la qualité de vie du sujet qui jouit d'une meilleure autonomie dans ses activités de vie quotidienne. Le réentranement à la marche conduit dans des unités spécialisées, interprofessionnelles, avec une bonne coordination est démontré comme produisant de très bons résultats ; réduit la mortalité, le maintien déficiences, mais améliore la récupération et augmente la qualité de vie chez l'hémiparétique 242, 243. Ainsi la pratique d'une activité physique adaptée à la tolérance (au niveau de rétablissement, aux déficiences persistantes et à la motivation du patient) permet de prévenir les complications de la maladie et de l'inactivité ; de favoriser la reprise d'une activité volontaire et d'améliorer l'autonomie dans les activités de vie quotidienne 45. IV. 3- Réentranement et performance de marche chez l'hémiplégique Les résultats obtenus concernant les performances de marche suite au réentranement après un AVC proviennent d'évaluations conduites en utilisant les tests de marche de vitesse et d'endurance. Il s'agit des tests de 10m 244 et de 6 minutes 49 qui sont standardisés et validés. Pour la vitesse de marche des valeurs comprises, entre 0, 11 et 1, 20 m/s ont été rapportés pour 36 des hémiparétiques contre 1, 20 à 1, 46 m/s pour des sujets sains 45, 226. Sur la capacité d'endurance, la distance mesurée était comprise entre 168 et 416m alors que les sujets sains obtenaient 510 à 638 m pour des personnes sans atteinte 245, 246. Une forte relation a été établie entre la capacité de marche et l'amélioration des fonctions cognitives 247, l'équilibre 248, la résistance des membres inférieurs 247, la vitesse de marche 249 et la distance parcourue 250. De plus, une relation positive a été notée entre le programme aérobie et la capacité marche confortant son utilisation préférentielle 251, 252. Van de Port et al. ont réalisé un essai randomisé, contrôlé en comparant un groupe de 117 hémiparétiques soumis à la physiothérapie à 125 autres participants à un entranement en circuit afin d'apprécier l'utilisation de ce dernier comme alternative à la kinésithérapie 246. Ils ont noté une amélioration du périmètre ( 20m, p< 0, 05) et de la vitesse ( 0, 09 m/s) de marche sur un groupe de patients ayant été entrainés 2 fois par semaine pendant 12 semaines. Ils ont alors conclu de la possibilité d'utiliser l'entranement en circuit en remplacement de la kinésithérapie chez le patient hémiplégique. Nadeau et al. 253 ont comparé 3 groupes de patients hémiplégiques selon qu'ils reçoivent seulement des soins ordinaires (G1), un entranement basé sur la marche au sol ou sur tapis roulant (G2) et un entranement de renforcement musculaire et d'équilibre à la maison (G3). Ils ont constaté que les gains obtenus par G2 et G3 pour la vitesse de marche (0, 13 et 0, 10 m/s respectivement) étaient les meilleurs. Ils en déduisent que l'utilisation d'exercices progressifs impliquant un réentranement à la marche, sur tapis ou au sol et un entranement de force sont meilleurs pour induire une amélioration fonctionnelle de la marche. 37 OBJECTIFS 38 Le but visé à travers cette thèse est de rechercher d'une part, les liens possibles entre les atteintes périphériques du muscle, sa neurophysiologie et les limitations de performances motrices observées chez l'hémiparétique ; et d'autre part, les possibilités d'amélioration des processus de commandes centrales de la marche en rapport avec la plasticité cérébrale grâce à l'utilisation d'une technique innovante, la stimulation transcrânienne à courant directe (tDCS) et par un réentranement. 39 RESULTATS 40 La thèse a été conduite à travers 4 études : - Une première a porté sur une synthèse de la bibliographie. Elle a exploré la littérature, pour ressortir les données actuelles sur la cinétique de la perte et de la récupération du capital musculaire suite à l'AVC au plus tôt de l'atteinte. - Une deuxième qui est une évaluation comparative des performances de marche de patients hémiplégiques et de leur participation aux soins rééducatifs, dans la ville de Parakou (Bénin) et de Saint-Étienne (France). - Une troisième a évalué l'effet sur les paramètres quantitatifs de marche d'une stimulation unique par tDCS sur le cortex cérébral. Cette étude a montré l'intérêt d'une stimulation unique sur la capacité de marche de l'hémiplégique vasculaire. - Une quatrième a exploré la faisabilité d'une stimulation par tDCS combinée à un programme de réentranement cardio-vasculaire et à la marche sur tapis roulant. Les participants à cette intervention ont montré une bonne tolérance au programme. 41 ETUDE 1 : Retentissements musculaires consécutifs à la survenue d'une hémiplégie vasculaire : revue de la littérature 42 Retentissements musculaires consécutifs à la survenue d'une hémiplégie vasculaire : revue de la littérature Structural and physiological muscle changes after post-stroke hemiplegia : a systematic review Oscar D. Aze1, 2, Etienne Ojardias1, 3, Barnabé Akplogan2, Pascal Giraux1, 3, Paul Calmels1, 3 1 Univ Lyon, UJM-Saint-Etienne, LIBM, EA 7424, F-42023, SAINT-ETIENNE, France 2 Laboratoire de Biomécanique et de Performance (LaBioP), Institut National de la Jeunesse, de l'Education Physique et du Sport Université d'Abomey-Calavi (INJEPS-UAC), 01 BP 169, PORTO- NOVO, Bénin 3 CHU Saint-Etienne, Service Médecine Physique et Réadaptation, F-42055, SAINT-ETIENNE, France Auteur correspondant : aze oscar@yahoo. fr 43 Résumé Introduction : L'atteinte du faisceau cortico-spinal explique la perte de motricité après un AVC. Cependant, divers processus semblent induire une atteinte spécifique au niveau du muscle contribuant à limiter probablement les résultats fonctionnels obtenus en rééducation. Objectif : Revue systématique de la littérature concernant, chez l'homme, les modifications musculaires consécutives à la survenue d'une hémiplégie causée par un AVC. Il s'agit de rapporter les données scientifiques actuelles sur les plans histologique (structure tissulaire et biochimique), neuro-musculaire (activation des unités motrices) et sur les conséquences fonctionnelles (force, puissance et endurance musculaire). Méthodes : Une recherche documentaire sur les bases de données de PubMed, Embase et Cinhal jusqu'en mars 2019 en combinant les mots clefs : cerebral stroke, hemiplegic, atrophy, muscle structure, paresis, skeletal muscle fiber type, motor unit, oxidative stress, strength, motor control. Résultats : La recherche bibliographique a permis d'inclure 20 articles. Il est ainsi retrouvé sur le côté parétique (PS) au plan structurel/histologique : une atrophie dès la 1ère semaine, entre 3 à 4 mois une modification de la proportion des fibres au profit des fibres de type I, une diminution du diamètre des fibres et une désorganisation des myofilaments. Au plan biochimique, dès le 1er mois, il y une présence anormale de gouttelettes lipidiques et de granules de glycogène, dans la région du subsarcolème suivi à partir de 5 mois d'un gonflement des mitochondries, à proximité des zones de désorganisation myofibrillaires et une infiltration graisseuse. Au plan neurophysiologique, est retrouvé une diminution précoce du recrutement des fibres musculaires, une augmentation du temps d'activation des unités motrices avec la persistance d'une activité motrice de repos. Des corrélations sont retrouvées entre le niveau de perte de force et les scores fonctionnels de récupération motrice. Ces modifications sont globalement toutes présentes, à moindre degré sur le côté non parétique (NPS). Discussion - Conclusion : Ces données spécifiques et précoces sur les altérations musculaires, ipsi- et controlatérales sont à considérer dans l'objectif d'élaboration de programmes de rééducation précoce. Mots Clefs : AVC, muscle, histologie, biochimie, neurophysiologie. 44 Abstract Introduction : Cortico-spinal bundle involvement explains the loss of motor skills after stroke. However, various processes seem to induce specific muscle damage that probably limits the functional results obtained in rehabilitation. Objective : A literature review on human's muscle changes during the development of hemiplegia due to stroke. The aim is to search for current scientific data reported on histological (tissue structure and biochemistry), neuro-muscular (activation of motor units) and functional consequences (strength, power and muscle endurance) levels. Methods : A literature research on PubMed, Embase and Cinhal databases until March 2019 with a keyword combination : cerebral stroke, hemiplegic, atrophy, muscle structure, paresis, skeletal muscle fiber type, motor unit, oxidative stress, strength, motor control. Results : The biographic research help including 20 articles. On the paretic side (PS), Structurally and histologically : an atrophy from the 1st week, between 3 to 4 months, a modification of the proportion of fibers in profit of Type I fibers, a decreasing of the fiber's diameters and a myofilaments disorganization. Biochemically, from the first month, there is an abnormal presence of lipid droplets and glycogen granules in the subsarcholema region, followed by mitochondria swelling near the area of myofibrillar disorganization with greasy infiltration from 5 months onwards. Neurophysiological, there is an early decreasing for the fiber's quantity recruited, an increasing for the activation time of the motor units with the persistence of the motor activity. Some correlation is found between the loss of strength and the motor impairment. Globally all these modifications are present at the non-paretic side (NPS). Discussion Conclusion : These specific data and earlier muscular alteration must be taken into account to establish an earlier functional rehabilitation program. Keywords : Stroke, hemiplegia, muscle, histology, biochemistry. 45 Introduction Les AVC sont la 3ème cause de décès et la première cause de handicap dans les pays développés 1. La prévalence de l'AVC ischémique était de 24, 5 millions en 2015. L'AVC est responsable de 3 millions d'années vécues avec une incapacité (years lived with disability ; YLDs) 2, 3. Ces incapacités ont augmenté de 25% chez les adultes entre 1990 et 2010 selon Feigin et al. 4. En France, on dénombre actuellement 130 000 nouveaux cas d'AVC par an. La forme clinique la plus fréquente est une atteinte localisée d'un hémisphère cérébral et du faisceau cortico-spinal à l'origine de troubles moteurs, le plus souvent une hémiplégie 5. Néanmoins, la présentation sémiologique peut varier selon la localisation et l'étendue de l'atteinte associant une ou plusieurs déficiences de niveau moteur, sensitif, sensoriel, cognitif et postural 6. En France, 80% se traduisent par un déficit moteur 7, avec une récupération motrice incomplète pour 2/3 des patients 8. En Afrique, le pronostic clinique est bien moins bon. Si très peu d'études de prévalence existent, les chiffres démontrent un impact majeur sur la population. Des études, un peu anciennes, montrent une prévalence de 3 cas pour 1000 habitants en Afrique du Sud, 2 pour 1000 en Tanzanie et 11, 4 pour 1000 au Nigéria 9, 10. En 2012 au Bénin, une étude de prévalence conduite dans 2 districts de la capitale économique Cotonou a révélé une prévalence brute de 4, 6/1000 habitants avec une moyenne d'âge de 56 13 ans comparativement à une moyenne d'âge de 73 ans en Europe 11. Il existe une disparité mapays des conditions de réadaptation et d'offre de prise en charge en post AVC. Derquée selon les pays des conditions de réadaptation et d'offre de prise en charge en post AVC. Des recommandations ont été proposées pour la prise en charge de réadaptation. Elles utilisent différentes techniques qui peuvent être associées ou substituées en fonction de l'équipement ou de l'accessibilité aux plateaux techniques disponibles 12. Au-delà de la phase aige, la réadaptation reste la seule alternative pour redonner de l'autonomie aux survivants et une meilleure qualité de vie 12. Les données actuelles concernant les techniques de rééducation visent à limiter les effets de l'immobilité, puis stimuler la plasticité cérébrale déterminante pour la récupération motrice et fonctionnelle, par des techniques actives ou passives de réactivation centrale ou périphérique 12. Une meilleure connaissance des mécanismes physiopathologiques précoces de l'AVC sur le muscle effecteur du mouvement révèlerait d'un réel intérêt dans l'optimisation d'une rééducation précoce 13, mais aussi dans la compréhension et la complémentarité des protocoles de soins orientés sur les déterminants de récupération et de plasticité post-lésionnelle 14. 46 La notion d'atrophie et de faiblesse musculaire chez l'hémiplégique reste encore peu et mal connue, et plutôt mal prise en compte dans les modèles actuels de rééducation plus centrés sur la récupération physiologique des processus neurologiques centraux que sur la stimulation et la préservation de l'effecteur moteur périphérique (le muscle strié squelettique). Une prise en compte de la cinétique des conséquences musculaires dans les suites d'un AVC, source d'une atrophie secondaire, bilatérale, souvent d'une rétraction voire d'une fibrose tissulaire depuis la phase aige (inflammation), puis subaigu (alitement, immobilisation) à chronique (sous- utilisation, effets des thérapeutiques locales, spasticité) 15 apparait essentielle en raison de bénéfices potentiels avec une réadaptation adaptée. En 2010 English et al. rapportent sur une revue de 14 articles une baisse de la masse musculaire après un AVC, essentiellement à 6 mois et font état de l'absence de données sur la précocité et l'intensité de ce qui survient dans les 6 premiers mois 16. En 2017, Hunnicutt et Grégory 17 dans une revue de la littérature sur les changements musculaires font état d'une sarcopénie post-AVC, associant évolution musculaire et âge souvent élevé dans l'AVC. Ils ont noté au niveau des membres inférieurs une réduction de la masse et de la force du côté parétique (PS), mais aussi du côté non parétique (NPS). Plus récemment, en 2019, Faturi et al. rapportent sur une revue de la littérature le déficit musculaire au niveau des membres supérieurs. Mais ces deux revues comportent essentiellement des données de patients étudiés au-delà de 6 et 12 mois post-AVC 18. Ces auteurs considèrent qu'au- delà de l'atrophie et de la baisse de force, il existe une insuffisance de données sur la puissance musculaire et ils font par ailleurs état de la nécessité de comparaisons avec des sujets sans lésions neurologiques, compte tenu des déficits constatés aussi sur le NPS. L'identification des mécanismes responsables de l'atrophie doit être recherchée, permettant d'envisager une prise en charge très précoce en rééducation, d'autant que peuvent s'associer des causes directement liées à l'AVC, à l'immobilité ou à l'âge. Nous proposons une revue de la littérature relative aux atteintes du muscle squelettique suite à l'AVC. Cette analyse vise à rechercher les données scientifiques actuelles rapportées sur les plans histologiques (structure tissulaire et biochimique), neuro-musculaire (activation des unités motrices) et conséquences fonctionnelles (force, puissance et endurance musculaire). Méthodes Sélection des études Une recherche par mots-clés des études publiées de 1950 à mars 2019 a été effectuée sur les bases de données : Pubmed, Embase, Cochrane et Cinhal. Les mots-clés suivants ont été 47 combinés : cerebrovascular accident, muscle atrophy, paresis, strength, skeletal microscopy, mitochondrion, motor control, oxidative stress, motor unit. Les études identifiées provenant de cette recherche ont été soumises à un tri, au regard des titres et résumés, par 2 auteurs (OA. et EO. ) de façon indépendante. La sélection des articles a été opérée sur la base des critères de sélection : - - - - - - - - - études rédigées en anglais, publiées dans des revues à comité de lecture et dont les résumés sont disponibles ; études ayant pour objet le devenir des muscles des membres (inférieurs et supérieurs) chez des patients ayant eu un AVC (ischémique ou hémorragique) à un âge 18 ans ; études ayant évalué la structure du muscle, sa commande, ses propriétés chimiques et son métabolisme entre la survenue de l'AVC et 12 mois ; études qui ont utilisé pour l'exploration du muscle les techniques suivantes : absorption biphotonique à rayon X (DEXA), computer tomography scan (CT-Scan), imagerie par résonance magnétique (IRM), électromyographie (EMG), ultrasonographie, biopsie. Les études étaient exclues : si les articles n'étaient pas disponibles ; s'il s'agissait de revues de la littérature ; si l'ancienneté de l'AVC de la population étudiée n'était pas comprise entre 0 et 1 an lors de la réalisation de l'étude ; si l'étude a porté sur l'évaluation d'une intervention médicamenteuse ou de toute autre technique en vue de la préservation du muscle chez le patient hémiplégique ; si l'étude a pour objet principal l'évaluation de la spasticité ou de co-contractions chez des hémiplégiques. Extraction des données et évaluation de qualité Les critères permettant d'inclure les études dans cette revue font que les études exploitables sont des études observationnelles. Les recommandations de Cochrane 19 en ce qui concerne les qualités méthodologiques de ce type d'études ont servi pour l'évaluation qualitative. Le Check List développé par Downs et Black 20 a été utilisé à cette fin. En référence à certaines études (21, 22), il n'a pas été appliqué dans son entièreté afin de mieux correspondre à la nature des études recherchées pour la présente revue. Ainsi, à cause de la nature observationnelle des études incluses, les questions 4, 8, 14, 15, 19, 23 et 24 (relatives aux études interventionnelles) n'ont pas été appliquées ainsi que les questions 9 et 26 (lorsqu'il s'agissait 48 d'études transversales). Le score total maximal de la Check List est respectivement de 18 et 20 pour les études transversales et longitudinales. Il a été retenu un ratio minimal de 65% comme niveau à acquérir pour juger une étude de bonne qualité (21, 22). Cette valeur est obtenue par le rapport établi entre le score obtenu à l'issue de l'évaluation et le score maximal possible en fonction du type d'étude. Pour être retenues dans la présente revue, les études doivent obtenir un score minimal de 11, 7 pour les études transversales et de 13 pour celles longitudinales. Cette évaluation a été conduite de façon indépendante par 2 autres auteurs (PG. et PC. ). Résultats La recherche à partir des bases de données a produit 5075 articles. Après extraction des doublons et sélection par rapport aux titres et résumés, 152 articles ont été analysés. Seulement 20 articles ont répondu aux critères de sélection et soumis à l'analyse qualitative (Figure 1). Pour ce qui est de la qualité méthodologique, 5 études étaient longitudinales 2327 et 15 transversales 2842. L'évaluation avec le questionnaire de Downs and Black a donné respectivement un score minimal de 17/20 pour les études transversales et de 19/20 pour les études longitudinales (Table I). Toutes ces études ont comparé les membres du côté parétique (PS) et du côté non parétique (NPS). 8 études transversales avaient un groupe contrôle 3441, mais les études longitudinales n'en avaient aucun. Une seule étude a utilisé comme critère la capacité à marcher à 2 mois post-AVC 25. 1. Devenir du muscle suite à un AVC sur le plan structurel, histologique et biochimique : Sur le plan structurel, 9 études ont porté sur l'analyse de la masse musculaire et de sa structure 23, 2529, 32, 38, 42. 4 études ont utilisé la Dual-Energy X-ray Absorptiometry (DEXA) pour étudier la composition corporelle 23, 2527, deux le CT-Scan 32, 38, une l'ultrasonographie 42 et deux la biopsie musculaire 28, 29 (Table II). Sur le plan histologique, en 1984, un essai prospectif rapporté par Scelsi et al. 28 a étudié l'évolution de la composition des fibres musculaires dans le muscle tibial antérieur chez 16 hémiplégiques après AVC sylvien répartis en 4 sous-groupes selon l'ancienneté de l'AVC. L'âge des patients était compris entre 42 et 75 ans. Pour le PS, les auteurs ont observé : de 1 à 2 mois, une répartition normale des fibres (Type I 66 % et Type II 34 %) et dans certaines fibres, une localisation centrale du nucléus, avec des fibres simples subissant des changements dégénératifs. De 3 à 4 mois, il est apparu une modification de la proportion des fibres (Type I 49 78, 5 % et Type II 21, 5%), une diminution du diamètre des fibres de type I et II (d'environ 22%) et une désorganisation de 40-70% des myofilaments. Au-delà de 5 mois (avec un suivi jusqu'à 17 mois), la proportion des fibres de type I et II varie peu (Type I 75, 5% et Type II 24, 5%). Le diamètre des fibres de Type I se maintient, mais il continue de diminuer pour les fibres de type II (diminution de 26, 08 à 39, 13% du diamètre initial). Les atteintes au plan ultrastructurel s'observent dès les 3 premiers mois. Pour le PS, les biopsies rapportent une désorganisation de nombreux myofilaments avec une rupture de la ligne Z. Au niveau de la micro-vascularisation, la membrane basale et la média des capillaires s'épaississent, et l'espace périvasculaire des petites artères se fibrose. Ces modifications se poursuivent au-delà de 5 mois. Pour le NPS, il y a peu de modifications ultrastructurelles et histologiques jusqu'à 5 mois. En phase chronique, on retrouve une discrète atrophie et des modifications ultrastructurelles considérées comme non spécifiques. L'aspect des fibres reste normal. Des modifications biochimiques sur le muscle en post-AVC sont rapportées dans cet article. Elles commencent entre 1 et 2 mois, par une présence anormale dans la région du subsarcolème de gouttelettes lipidiques et de granules de glycogène. Cette accumulation se poursuit au-delà de 3 mois. Après 5 mois, s'ajoute un stockage dans le sarcolemme de lipofuscine. Les mitochondries à proximité des zones de désorganisation myofibrillaires gonflent. Ces atteintes sont plus remarquables sur le PS. Le NPS ne présente pas d'anomalies en dehors des modifications banales liées à l'âge. En 1986, Dietz et al. 29 rapportent une série de cas de 4 patients hémiparétiques, d'étiologie vasculaire pour 2 d'entre eux, pour qui la répartition et la taille des fibres musculaires ont été étudiées en microscopie électronique sur des biopsies réalisées au niveau du muscle gastrocnémien. Ils observent sur le plan histologique à 5 ou 7 semaines post-AVC chez deux patients, pour le PS une réduction prédominante des fibres de type I, mais une atrophie préférentielle des fibres de type II, alors qu'elle est globale pour le NPS. Au stade chronique (7-10 mois post-AVC) pour le PS, ce sont les fibres de type I qui sont prédominantes avec toujours une atrophie plus marquée des fibres de type II. Les modifications restent discrètes pour le NPS. Les destructions myofibrillaires et la perte des stries Z sont constantes du stade aigu à chronique. Sur le plan biochimique, pour le PS, il existe une perte de mitochondries dans les zones de destruction des myofilaments et une diminution des capacités oxydatives du muscle (plus 50 observée dans les fibres de type I) en rapport avec une baisse de l'activité enzymatique du NADH-TR. Metoki et al. 32 ont étudié en 2003, par computer tomography (CT scan) réalisé la première semaine post-AVC, le volume de la masse musculaire de la cuisse chez 50 hémiplégiques post-AVC (31 hommes) âgés en moyenne de 62, 1 2, 8 ans. Ils avaient comme étiologie pour 33 une ischémie, 15 une hémorragie cérébrale et 2 une hémorragie subarachnoïdienne. Ils étaient répartis en deux sous-groupes (< 65 ans et > 65 ans) pour prendre en compte la sarcopénie liée à l'âge. Ils ont constaté une réduction significative, en rapport avec l'âge, du volume de la masse musculaire de la cuisse sur le NPS (172, 7 60, 3 versus 227, 4 68, 8 ; p 0, 0045) et non significative (p 0, 09) sur le PS (141, 8 54, 4 versus 169, 7 59, 5 ; p 0, 0920). En analysant le ratio du volume musculaire (NPS/PS), ils ont conclu que le membre non plégique a un volume significativement inférieur à celui du groupe plus âgé (0, 75 0, 13 versus 0, 83 0, 15 ; p 0, 0462). Ramnemark et al. en 1999 à 23 ont procédé à un suivi de la composition corporelle par DEXA pendant 12 mois chez 19 patients (85% d'AVC ischémique et 60% de lésions gauches) inclus entre 2 et 4 semaines après leur AVC. Les analyses ont eu lieu à 4, 7 et 12 mois post- AVC. Ils n'ont retrouvé aucune modification significative de la masse maigre ou de la masse grasse pour le corps entier, mais il existe une augmentation non significative de la masse grasse du côté parétique avec d'importantes différences individuelles d'évolution. Au niveau du bras non parétique, ils observent une perte de masse maigre significative (p à 4 mois de l'AVC qui s'aggrave à 7 mois avant une récupération progressive. Chez les patients ayant perdu du poids (8 patients, dont 5 femmes avec une perte moyenne de 6 kgs), il existe une perte non significative de la masse maigre plus importante du PS et prédominante dans les premiers mois après l'AVC. Enfin, l'augmentation de la masse grasse est systématique et constante chez les patients qui prennent du poids, significativement supérieure au membre inférieur du NPS dès le 4ème mois (p Jorgensen et Jacobsen en 2001 25 rapportent les données de l'évolution de la masse maigre après AVC en mesurant par DEXA la composition corporelle auprès de 37 patients initialement inclus. À un an post-AVC, les résultats sont décrits pour 28 sujets. Le suivi est établi à 7 jours, 2 mois, 7 mois et 1 an post-AVC, en dissociant un groupe de sujets ayant repris la marche à 2 mois. Les auteurs rapportent uniquement les données moyennes à 2 mois et 12 mois. Initialement, le PS et le NPS ne présentent pas de différence significative. À 2 mois, une perte significative de la masse maigre d'environ 6% du PS et 5% du NPS est décrite pour les 51 12 sujets non marchants alors qu'elle n'est pas significative pour les 13 marchants. Durant les 10 mois suivants, chez les patients non marchants, il n'y a pas de récupération de la masse maigre du côté PS alors qu'elle est significative du côté NPS. Chez les sujets marchants, il y a un gain de masse maigre entre 7 et 12 mois, plus prononcé sur le NPS que le PS. À 12 mois de l'AVC, alors que 18 des 25 patients ont retrouvé une activité de marche, il a été quantifié une perte de masse maigre globale par rapport à l'état initial de 3% (p du côté PS et un gain de 2% du côté NPS (p avec une différence significative entre les 2 côtés (p L'évolution de la masse grasse est inversement proportionnelle, mais il n'y a pas de différence significative entre les groupes ou le côté affecté. À un an, le gain de masse grasse est en moyenne de 15% du côté PS (p 0, 04) versus 7% du côté NPS (p NS) pour les 3 patients qui n'ont pas pu remarcher alors qu'il était de 3% du côté PS versus 2% côté NPS sans différence significative dans le groupe des 18 marcheurs. En 2006, Carin-Levy et al. 26 ont évalué l'évolution de la masse musculaire d'une part avec la mesure de la section transversale du muscle du bras et de la jambe en utilisant la méthode du pli cutané et de la circonférence musculaire et d'autre part la composition tissulaire du membre inférieur et supérieur et du corps entier par DEXA. L'étude a inclus initialement 17 sujets à partir de 72 heures post-AVC et les a suivis 6 mois. Les résultats portent sur les 13 patients qui ont terminé l'étude. Dix avaient une atteinte du territoire antérieur (7 atteintes partielles et 3 complètes), 6 une atteinte de type lacunaire et pour un seul, une atteinte dans le territoire postérieur. Le niveau d'atteinte fonctionnelle était modéré (MIF médiane initiale 107 ; à 3 mois 121 et à 6 mois 121, 5). Aucune modification significative dans les mesures anthropométriques n'est rapportée tout au long du suivi. Au niveau tissulaire, une augmentation significative de la masse grasse dans le corps entier est retrouvée entre la troisième semaine et le sixième mois (p 0, 01). La masse maigre qui diminue initialement au niveau du membre inférieur du côté PS (7, 51kg vs 7, 83 ; p 0, 05) ne se maintient pas à 6 mois (7, 63kg vs 8, 08 ; p 0, 15). Lazoura et al. en 2010 27 ont rapporté le suivi de la composition corporelle par DEXA sur un an après AVC, d'une cohorte de 58 patients hémiplégiques non marchants à la phase d'inclusion. Il s'agissait en majorité d'AVC sur l'hémisphère majeur (55-60%) chez des sujets d'âge moyen de 63 ans et relativement peu spastique (65% Ashworth 0-1). Ils observent après 12 mois, une perte de la masse maigre et une augmentation de la masse grasse totale. Ces modifications sont constantes tout au long des 12 mois de suivi, mais prédominent du 3 au 6ème mois. Durant le premier semestre, il y avait une perte de la masse maigre de 0, 5% (significative 52 seulement chez les femmes, p 0, 004) et au second semestre, elle était de 0, 2% (significative quel que soit le genre). La masse grasse suit une évolution inverse : lors du premier semestre, le gain moyen est de 6% et au second 8% (significatif que pour les femmes, p Au niveau des membres inférieurs, en moyenne le PS perd 3, 24% de sa masse maigre alors qu'elle reste stable pour le NPS. Concernant la masse grasse, l'augmentation est de 6% à 6 mois et 13% à 12 mois du côté PS (p 0, 001) avec une prédominance chez les hommes (14, 82 vs 10, 85%). Du côté NPS, elle est moins importante, de 2, 6% à 3 mois et 6, 6 à 12 mois. MacIntyre et al. en 2010 38 ont étudié par CT scan, la masse et la densité musculaires du mollet. Ils ont évalué une population de 22 patients hémiplégiques suite à un AVC survenu pour un groupe à moins de 6 mois et un groupe à plus de 12 mois. Ils ont comparé les données du côté PS et NPS avec les côtés droit et gauche de 13 sujets contrôles sains. Ils rapportent pour les patients au stade subaigu (NPS PS) versus contrôles (droit gauche) une baisse non significative de la masse musculaire (456, 5 110, 7 et 435, 9 111, 1 mg/mm versus 492, 9 58, 1 et 484, 0 55, 2 mg/mm). Elle est également diminuée pour le groupe d'atteinte chronique (460. 5 83. 4 et 456. 8 92. 4 mg/mm). La densité musculaire diminue de manière non significative dans le groupe d'atteinte subaigu (73, 77 1, 95 et 73, 05 2, 31 mg/cm3 versus 74, 36 1, 95 et 74, 08 2, 25 mg/cm3) et le groupe d'atteinte chronique (70, 89 5, 11 mg/cm3 et 70, 23 5, 684 mg/cm3). Plus récemment en 2016, Nozoe et al. 42 étudient par ultrasonographie, la masse musculaire du quadriceps (rectus femoris et vastus intermedius) entre la 1ère et 3ème semaine post-AVC. Ils ont effectué leurs travaux sur 16 patients hémiplégiques, non-déambulants, inclus dans les 48h après l'accident. Les sujets ont été évalués en position couchée, genou et hanche étendus, la sonde positionnée entre l'épine iliaque antérosupérieure et l'extrémité supérieure de la rotule. Durant toute la période de suivi, ils rapportent une baisse significative de la masse musculaire : de 12, 8% du PS (p et de 9, 3% (p pour le NPS dès la première semaine, de 10, 1% (p pour PS versus 5, 3% (p pour le NPS la deuxième semaine. Lors de la troisième semaine, la diminution n'est présente que pour le PS. 2. Devenir du muscle sur le plan physiologique neuromusculaire Les modifications du fonctionnement neuromusculaire suite à l'AVC ont été abordées par 5 études 29, 33, 36, 40, 41 dont 3 41, 43, 36 avec des groupes contrôles constitués de sujets sains. Dietz et al. dans l'étude précédemment rapportée 29 ont aussi étudié l'activité des unités motrices (UM) par EMG au niveau des muscles gastrocnemius et tibialis anterior durant une 53 marche lente sur tapis roulant pour deux patients, 7 et 9 mois après l'atteinte cérébrale. Ils ont enregistré une diminution de l'activité des unités motrices du gastrocnemius du PS. En 2004, Hara et al. 33, en utilisant l'EMG, ont étudié l'évolution du nombre et du fonctionnement des unités motrices (UM) auprès de 14 patients hémiplégiques après AVC (8 ischémiques et 6 hémorragiques). L'examen EMG a été réalisé en moyenne 19 jours après l'AVC (entre 9 et 28 jours) puis un suivi sur un an a été effectué. Pour calculer la perte d'UM, ils ont déterminé l'amplitude maximale dans le muscle abductor pollicis brevis par stimulation du nerf médian avec la méthode dite de F- Wave method for Motor Unit Number Estimation . Ils rapportent une diminution du nombre des UM en moyenne dès les 9 premiers jours après l'AVC. Le PS perd plus d'UM recrutables que le NPS (p Il n'y a pas de perte d'UM chez les patients qui ont rapidement récupéré. Le nombre d'UM recrutables ne diminue plus au-delà de 10 jours, mais ne semble pas re-augmenter à distance puisqu'on ne retrouve pas d'activité spontanée dans le muscle significativement un an après l'AVC. Cette perte du nombre des UM est à rapporter, pour les auteurs, à une dégénérescence trans-synaptique des - motoneurones. Arasaki et al. en 2009 36 ont étudié, par EMG, des patients post-AVC afin de rechercher l'évolution du nombre d'UM recrutables. La population était constituée de : 6 sujets âgés de 5578 ans, ayant eu une lésion cérébrale sans atteinte motrice ; 8 âgés de 5182 ans avec un déficit moteur de la main, et hospitalisés dans les 24 heures ; 16 âgés de 5281 ans, ayant un déficit hémiplégique subaigu ou chronique. Ils ont aussi constitué un groupe contrôle avec 13 sujets sains, droitiers, volontaires âgés de 55 à 78 ans. Ils concluent à une diminution du nombre des unités motrices entre la 4ème et 30ème heure après l'AVC dans la mesure o il existe une atteinte motrice pour le PS. Cette baisse est semblable à celle observée en relevant le potentiel d'action musculaire maximum composé (CMAP). Seul le potentiel d'action de surface (SMUP) ne présente pas de différence entre côtés, en phase aigu et connait une augmentation en phase subaigu et chronique. Cette baisse est plus importante pour le PS. Ils concluent à une réduction du nombre de motoneurones excitables après la survenue d'un AVC. En 2013, lors d'une évaluation EMG, Chow et Stokic 40 considèrent que cette baisse de force précoce est associée à une diminution de la fréquence médiane (définie comme la fréquence qui divise le spectre de 012 Hz en deux aires équivalentes) et à l'augmentation du pic de puissance relative (défini comme la fréquence correspondante à la puissance maximale entre 012 Hz). Ils rapportent une modulation insuffisante de la puissance de spectre lors d'une intensité de contraction croissante, plus importante dans la jambe parétique et une modification 54 de la fréquence des bandes (usage de bandes 0 3 Hz) à partir de 10% de contraction maximale volontaire. En 2014, ces mêmes auteurs 41, ont présenté les résultats de l'évolution de la variabilité, de la fréquence et de la complexité du signal induit lors d'une évaluation de la force des extenseurs des genoux de patients hémiplégiques entre la phase subaigu et chronique post- AVC, en comparaison avec des sujets sains contrôles. Reprenant la même méthodologie que lors de leur étude de 2011 39, ils retrouvent une baisse de la force isométrique maximale volontaire du PS comparativement au NPS et aux sujets contrôles. Ils déduisent que l'évolution entre la phase subaigu et chronique induit une diminution du coefficient de variabilité de la force des extenseurs des genoux. De plus, ils ajoutent que cette variabilité de la force lors d'une extension du genou isométrique n'est pas altérée chez les sujets qui obtiennent une bonne récupération motrice. 3. Conséquences des modifications au plan fonctionnel Les modifications tissulaires, biochimiques et électrophysiologiques au niveau musculaire consécutivement à un AVC sont abordées sur le plan fonctionnel à travers les perturbations de la motricité relative à la production de force, de puissance et d'endurance musculaire. La présente revue a identifié 9 études 24, 26, 30, 31, 34, 35, 3739, dont 5 réalisées sans groupe contrôle 34, 35, 3739. En 1991, Bohanon et al. 30 ont mesuré avec un dynamomètre la force de flexion du coude en fonction de la position de l'épaule chez 24 hémiparétiques (70 10, 3 ans) à 36, 4 33, 5 jours après leur AVC. Ils ont réalisé des tests de force en flexion du coude épaule en adduction et en abduction à 90. Ils rapportent, quels que soient les essais effectués, que la force du PS est inférieure à celle du NPS tant en adduction qu'en abduction d'épaule. En 2000, Andrews et Bohanon 31 ont évalué les déficiences de la force musculaire des muscles abducteurs de l'épaule, des fléchisseurs et extenseurs du coude, des extenseurs du poignet, des fléchisseurs de hanche, des fléchisseurs et extenseurs des genoux et des fléchisseurs dorsaux de la cheville au moyen d'un dynamomètre manuel. L'étude a été conduite auprès de 31 patients (âge moyen de 63, 5 11, 4 ans). Ils ont eu deux évaluations respectivement à 10 6, 3 et à 27, 7 14, 6 jours post-AVC. Ils ont comparé les valeurs à des données définies comme valeur contrôle obtenue par les auteurs lors d'une étude antérieure 44. Ils rapportent une diminution de la force pour chaque muscle des deux côtés par rapport aux valeurs contrôles. Le 55 pourcentage de déficit augmente de manière significative entre les deux évaluations. Ils rapportent aussi une différence significative (p < 0, 001) entre PS et NPS. En 2001, Harris et al. 24 ont évalué la force du quadriceps uniquement du NPS, auprès de 10 sujets hémiplégiques (âge de 73 11 ans) dans les 48 premières heures, puis à une semaine post-AVC. Ils ont utilisé une méthodologie associant deux procédures de contraction musculaire, une volontaire (contraction maximale volontaire) et une induite par stimulation magnétique du nerf fémoral du NPS (Quadriceps twitch tension). Ils ont appareillé les patients ayant eu un AVC à un groupe de sujets sains comparables. Ils rapportent une baisse de force du quadriceps aussi bien volontaire qu'induite durant la première semaine post-AVC du NPS. Ils notent aussi une relation entre cette baisse de la force et la perte de poids ainsi que le niveau fonctionnel étudié par le Trunk Control Test. En 2006, Carin-Levy et al. 26, au cours de l'étude précédemment citée, ont aussi étudié la force musculaire (force de préhension et force maximale de contraction des extenseurs des genoux) auprès de 17 sujets à partir de 72 heures post-AVC et avec un suivi 6 mois. Les résultats montrent une force musculaire plus faible du PS par rapport au NPS dès la première semaine, mais aucune évolution significative sur l'ensemble de la durée du suivi des deux côtés. En 2008, Horstman et al. , 34 ont étudié auprès d'un échantillon de 14 sujets hémiplégiques d'âge moyen 55 ans, à 3, 5 mois de leur AVC (dont 2 mois de travail en rééducation), la force musculaire des extenseurs/fléchisseurs du genou, leur ratio, l'activation et la co-activation électrique des muscles agonistes et antagonistes des deux membres inférieurs. Ils ont comparé ces mesures à celles d'un échantillon de sujets sains (58, 1 12, 2 ans). Ils ont aussi évalué la force musculaire volontaire (MVC) et l'activité électrique par EMG en réponse à une stimulation. L'activité EMG a été mesurée sur les muscles : vastus lateralis (VL), rectus femoris (RF), vastus medialis (VM), biceps femoris (BF) et gastrocnemius medialis (GM). Des performances fonctionnelles ont également été évaluées par : Timed Up and Go' test, 10 meter walk test, Berg balance scale (BBS), Motricity index (MI), Functional ambulation categories score (FAC), BrunnstromFugl-Meyer lower extremity (FM), et Rivermead mobility index (RMI). Les auteurs notent une diminution de la force musculaire des extenseurs, des fléchisseurs du PS par rapport au NPS, et des deux par rapport au groupe contrôle tout comme le ratio fléchisseur/extenseur. Ils ont aussi noté, une diminution de l'activation musculaire par stimulation tant du PS que du NPS (42% versus 25%). Ils ont retrouvé une corrélation entre les tests fonctionnels et la mesure de la force musculaire volontaire. Ils en ont déduit que la faiblesse musculaire constatée du PS est due à une 56 combinaison de la réduction de l'activation volontaire et de la production intrinsèque de force par le muscle, avec une prédominance pour les fléchisseurs. Sur la même population et avec la même méthodologie, en 2009, Horstman et al. 35 ont analysé les données en fonction de la longueur musculaire. En étudiant les muscles de la cuisse, ils ont complété l'étude précédente en rapportant que la faiblesse musculaire est d'autant plus importante que le muscle est plus court. En 2010, au cours d'une nouvelle publication, Horstman et al. 37, sur la même population que dans l'étude de 2008 évaluent la vitesse de contraction musculaire et la fatigue musculaire au niveau des extenseurs du genou chez des sujets hémiplégiques. Ils ont comparé également les données avec le même échantillon de sujets contrôles. Ils ont noté un ralentissement des capacités musculaires, de contractibilité et de relaxation chez les hémiplégiques comparés aux sujets contrôles. Le PS est plus lent et plus fatigable que le NPS. Pour les auteurs, l'incapacité de faire usage de la vitesse contractile en raison de l'activation neuronale altérée semble être le facteur le plus limitant au cours de la phase initiale de développement de la force des extenseurs dans le membre parétique. Cette variabilité de la force est peut-être limitée dans le temps. En 2011, Chow et Stokic 39 évaluent la force musculaire au niveau des extenseurs du genou chez 33 sujets hémiplégiques quelques jours après la survenue de l'AVC. Ils mesurent la force maximale isométrique et la capacité de maintien d'une résistance à 10%, 20%, et 50% de la force maximale. Ils ont comparé les résultats à ceux d'un échantillon de sujets sains. Leurs résultats montrent qu'il y a une baisse de la force maximale plus prononcée sur le PS en comparaison à celle produite par le NPS et pour les deux côtés par rapport aux sujets d'un groupe contrôle. Ils en concluent que la capacité de contrôle de la force est déficitaire des 2 côtés pour cet échantillon, mais sans relation entre la force mesurée et le niveau fonctionnel du déficit moteur (Fugl-Meyer Motor score and Rivermead Mobility Index). Dans la même étude précédemment citée, MacIntyre et al. 38 ont étudié aussi la force isométrique des muscles extenseurs du genou et des fléchisseurs plantaires du pied du PS et du NPS. Ils ont évalué 22 patients hémiplégiques suite à un AVC, en deux sous-groupes selon le délai depuis l'AVC (moins de 6 mois et plus de 12 mois) et un groupe contrôle. Ils retrouvent une baisse de la force musculaire du PS aussi bien pour le groupe à moins de 6 mois que celui à plus de 12 mois. Ils mettent également en évidence une différence entre le PS et NPS et une diminution de la force musculaire du PS et NPS par rapport aux sujets contrôles. Les auteurs retrouvent aussi une corrélation entre la force musculaire des fléchisseurs plantaires du pied et 57 la densité musculaire dans le groupe de patients au stade subaigu. Ils ne retrouvent, en revanche, aucune relation avec la force des extenseurs du genou. Discussion Cette revue de la littérature avait pour objectif d'étudier les perturbations musculaires suite à un AVC, dans leur dimension structurelle, neuromotrice et fonctionnelle. Les conditions de cette recherche visaient à mettre en évidence la présence et le type de ces retentissements le plus précocement possible après l'AVC, avec l'objectif de dissocier ainsi la part due au processus lésionnel cérébral et celle pouvant être liée à l'immobilité. Les données de cette revue permettent de rapporter : - Sur le plan structurel, à 48h post-AVC les masses musculaires sont comparables pour le côté parétique (PS) et le côté non parétique (NPS). La perte de masse maigre ou atrophie commence entre la 1ère et la 2ème semaine dans les membres aussi bien dans les membres supérieurs (biceps brachial) qu'inférieurs (triceps sural) 26, 42. Elle se poursuit au-delà de 1 mois, et ce jusqu'à 3 mois. Elle est alors plus marquée du côté parétique à 3 mois 25, 26. La perte de masse maigre serait plus significative dans les membres inférieurs à 4 mois post-AVC, maximale autour de 7 mois 23, 27. Au-delà de 6 mois post-AVC, la perte de masse musculaire est corrélée à l'aptitude fonctionnelle 32, mais sujette à des variations individuelles 23. La perte de masse musculaire (masse maigre) est compensée par une augmentation de la masse grasse. En phase subaigu, la structure tissulaire du muscle est profondément modifiée, notamment la proportion des fibres (diminution des fibres II, augmentation des fibres I), la taille des fibres et la micro-vascularisation. Ces modifications sont prédominantes du côté parétique (PS) 28. Ces données concernant les altérations de la masse musculaire sont rapportées par Faturi et al. 18 pour le membre supérieur. Cette revue inclut 7 articles, un seul en phase précoce, étude 26 reprise dans cette revue, 5 en phase chronique (>12 mois). Comparativement à notre étude, elle rapporte plus de données sur l'aspect structurel du muscle analysé par échographie (ultrasons) traduisant une augmentation de l'échogénicité et de l'angle de pennation comme cela a pu être rapporté précédemment 15. La revue de English et al. rapporte en 2010 les résultats de 14 études, dont 5 seulement avant 6 mois post-AVC portent uniquement sur l'analyse de la masse musculaire. Ces auteurs décrivent une baisse de celle-ci autant du PS que du NPS et font surtout état des effets de non-utilisation sur le muscle. La revue de Hunnicut et Gregory 17, plus 58 récente, rapporte 15 études, mais une seule avec une population entre 6 et 12 mois post-AVC. Les auteurs mentionnent à ce stade, une atrophie et une baisse de force du PS, mais aussi du NPS. Ils considèrent que l'effet de sous-utilisation joue un rôle essentiel sur le muscle et que la capacité de récupération n'est pas connue. Concernant les modifications histologiques du muscle parétique post-AVC, cette revue montre le peu de données sur le sujet, surtout en phase précoce, ce qui parait pourtant essentiel. Les résultats de Sclesi et al. (1984) 28 et de Dietz et al. (1984) 29 montrent des évolutions structurelles précoces avec une modification de la répartition des fibres, une diminution de leur taille et des modifications des myofibrilles et du réseau vasculaire. Hafer-Macko et al. en 2008 45 ainsi que von Valden et al. en 2012 46 mettent en évidence pour des sujets en phase chronique, l'importance des variations de phénotypes de fibres après AVC, la relation de cette variation avec la sévérité du déficit neurologique et la mobilité, ainsi que le niveau d'inflammation. Ils rapportent ainsi le rôle de certains médiateurs de l'inflammation, le TNF- notamment, la résistance à l'insuline, et plus récemment pour Desgeorges et al. 47, l'influence de la myostatine dans les mécanismes de modifications histologiques du muscle en post AVC. De l'ensemble de ces données, au-delà des difficultés d'évaluation de la masse musculaire et des modifications structurelles (difficultés de réaliser des biopsies très précocement et de manière itérative), il apparait nécessaire d'être très précocement, dès les premiers jours, attentif à l'atrophie musculaire qui s'installe sur les deux côtés, en favorisant l'activité musculaire. Les données rapportées montrent en effet que l'atrophie est moindre chez les sujets marchants ou liés au niveau d'atteinte fonctionnelle. Cependant, comme le montrent divers auteurs, le statut nutritionnel et inflammatoire ; en particulier à la phase aige post-AVC doit être pris en considération, car ces déterminants peuvent aussi contribuer à l'atrophie. Il en est de même aussi, des facteurs de comorbidités souvent associés à la survenue d'AVC ; ainsi que des effets de l'âge qui peuvent contribuer à une atrophie musculaire antérieure à la survenue de l'AVC. - Sur le plan de l'activité physiologique neuro-musculaire, le plus souvent analysée par électromyographie, il est rapporté selon les rares études 293336 : une diminution de l'activité des unités motrices lors de la marche ; une diminution du nombre des UM dès les premiers jours post-AVC en rapport avec le niveau de déficience motrice ; une plus faible capacité de recrutement des unités motrices et une plus faible excitabilité des motoneurones. Pour Li et al. , 48 s'associent à la diminution du nombre d'unités motrices, une réorganisation structurelle du muscle en lien avec l'immobilité, une possible dégénérescence du motoneurone, 59 un sprouting axonal et des mécanismes de ré-innervation collatéraux. Ces modifications surviennent dès les deux premières semaines et se poursuivent jusqu'au 3éme ou 4éme mois. Il faut néanmoins souligner que la plupart des études analysant l'activité neuromusculaire sont réalisées sur des populations de sujets en phase chronique post-AVC. L'hypothèse retenue par les auteurs est celle de l'atteinte du premier motoneurone responsable d'une dénervation. Pour Hu et al. , 49 en plus de la diminution de la commande neurologique médiée au niveau spinal et de l'amyotrophie, il existe un déficit dans le contrôle central de l'activation des unités motrices. À la suite d'une lésion cortico-spinale liée à l'AVC, la capacité résiduelle du muscle à se contracter est aggravée par un contrôle potentiellement inefficace et désorganisé de l'unité motrice dans la périphérie. - Sur le plan fonctionnel, la force maximale volontaire est très précocement diminuée, aussi bien pour le membre parétique que le membre non parétique 22, 24, 29, 31, 38, 39. Cette notion, bien connue actuellement, est importante pour une prise en charge rééducative aussi au niveau non parétique. Ces résultats montrent plus largement une atteinte sur l'ensemble de la musculature. Les données plus récentes de Harris et al. en 2001 24 et celles de Horstmann et al. en 2008 34 apportent des éléments très intéressants, puisqu'ils montrent aussi la diminution de la force induite par stimulation électrique, traduisant une certaine indépendance vis-à-vis de l'activation neuronale déficitaire sur les deux côtés par rapport à un groupe contrôle. Ces données traduisent la diminution d'activation intrinsèque du muscle en plus de la baisse d'activation neuronale d'origine centrale du côté parétique et doivent être mises en relation avec les données précédemment discutées concernant l'activité physiologique neuro-musculaire des unités motrices. Horstman et al. 34 rapportent des différences entre muscles fléchisseurs, plus atteints, et muscles extenseurs. Ils considèrent que ces différences peuvent être, dans les premiers mois, en lien avec la rééducation plus prononcée sur les extenseurs, comme aussi une récupération spontanée plus importante à ce niveau. Ils font également état d'activation en synergie comme dans le cas de co-activation musculaire. Mais de l'ensemble des données, il apparait que si la baisse de force est précoce et relativement bien documentée, elle est en lien avec l'obtention d'une activation volontaire nettement diminuée, d'environ 50% du côté lésé, selon les données de Horstman et al. 37 et de Newham et Hsia 50. Pour Horstman et al. en 2010 37 cette atteinte intrinsèque se traduit par des difficultés de produire rapidement une force maximale, un temps de relaxation plus long et une moindre résistance à la fatigue. Ces constatations des modifications intrinsèques sont en lien avec les capacités neuromotrices précédemment discutées. Enfin, la baisse de force produite constatée par de nombreux auteurs 60 apparait aussi liée au délai d'exploration par rapport à la phase initiale de l'AVC. Avec le temps s'associent l'atrophie musculaire, la plus ou moins persistance du déficit neuromoteur et les perturbations de l'excitabilité musculaire (en lien aussi avec l'âge). Ce constat sur la production de force est valable malgré les limites de ces études, les difficultés d'exploration de la force musculaire (en particulier en phase aige et subaigu, comme le relate le peu d'étude à ces périodes par rapport aux données en phase chronique) 17, 18, ainsi que les difficultés d'obtenir une contraction maximum durant un effort volontaire 24. Par contre, les fortes relations rapportées entre les capacités d'activation musculaire et de production de force avec les capacités fonctionnelles montrent l'importance d'une analyse de la force, des capacités d'activation intrinsèque du muscle, et de la puissance musculaire 17. Sur le plan scientifique, cette revue met l'accent sur la survenue très précoce d'un retentissement musculaire de la lésion cérébrale, au niveau tissulaire, histologique et métabolique, au niveau physiologique neuro-musculaire local. Elle confirme l'objectivité d'une atteinte bilatérale, d'o la nécessité d'une évaluation comparative à des groupes de sujets témoins et pas uniquement en controlatéral. Sur le plan thérapeutique, ces données renforcent la nécessité de mettre en place, une prise en charge rééducative axée sur le maintien du capital musculaire très précocement après la phase d'installation de la parésie post-AVC 34. L'étude de marqueurs biochimiques au stade aige avec ou sans stimulation musculaire n'a pas encore fait l'objet de travaux et semblerait intéressante pour répondre à une partie de ces questions. Les limites à cette revue sont diverses. 1) Il y a un assez faible nombre d'études retenues à partir des critères de recherche. Cette faible production comparable avec les observations des revues de Hunnicut et Gregory 17 et de Faturi et al. 18. De plus, l'analyse des références de chacune des études n'a pas augmenté le nombre d'articles inclus au regard des critères de qualité requis. 2) En associant l'ensemble des études, cela fait ainsi assez peu de sujets étudiés, la somme des échantillons constituant un nombre total de 441 patients seulement. Il existe en outre une assez grande hétérogénéité des populations étudiées en termes d'âge, de type, de localisation ou de taille des lésions, de séquelles motrices qui ne sont pas toujours bien précisées, de retentissement cognitif le plus souvent non détaillé et de retentissement fonctionnel très variable, parfois modéré avec des reprises de marche précoce. La taille des échantillons reste relativement faible (de 4 à 58). 3) Concernant les méthodes d'évaluation, il est observé une diversité des techniques utilisées, en rapport avec les indicateurs recherchés, les méthodes d'exploration utilisées, la précocité des investigations réalisées, les groupes 61 musculaires étudiés, le caractère transversal ou longitudinal de l'étude. Tout cela rend plus difficiles l'affirmation et la confrontation de certaines données rapportées, ceci ne rend notamment pas possible le traitement statistique par méta-analyse sur des variables fréquemment recueillies et limite la généralisation des résultats. 4) Un grand nombre d'études (15/20) est basé sur une analyse transversale, et non longitudinale, ce qui devrait constituer un critère essentiel compte tenu de l'évolutivité de l'atteinte et des facteurs de récupération neuromotrice et fonctionnelle. 5) Il est rapporté, dans les études citées, certaines limites de validité des techniques utilisées, comme par exemple la part de masse grasse dans la mesure de la masse musculaire par ultrasonographie 42 ou la quantification de l'œdème dans cette technique ou pour le DEXA. Cette revue exclut par ailleurs les conséquences potentielles sur l'état musculaire pouvant être en rapport avec l'existence d'une spasticité et de phénomènes de co-contractions musculaires rapportés parfois par certains auteurs 34, 38. Cependant, les études incluses dans la présente revue sont d'une bonne qualité méthodologique au regard de l'évaluation avec le questionnaire de Black and Down. Elles correspondent essentiellement aux phases, aige et subaigu, post-AVC. Une seule étude 26 a abordé la question de la variation de la masse musculaire avec un suivi longitudinal au-delà de 12 mois. Ainsi, notre méthodologie de recherche et de sélection des études ; la volonté d'étudier le plus précocement les remaniements musculaires dans diverses dimensions de la physiologie neuro-musculaire apportent des éléments de réflexion sur l'impact de l'AVC sur le muscle et sur certaines possibilités d'interventions thérapeutiques rééducatives précoces. Il serait alors souhaitable que plus d'études, au moins observationnelles, puissent être conduites pour combler les déficits d'informations sur l'état du muscle après l'AVC en phase aige très précoce et en phase subaigu. Il serait également bien d'investiguer au plus tôt de la maladie en utilisant les techniques innovantes comme celles des marqueurs biologiques (en particulier du muscle) et de l'ultrasonographie pour l'étude de la structure musculaire. Ce d'autant que l'usage de techniques invasives comme la biopsie ou même l'EMG est difficile, pour des raisons médicales, éthiques et en raison de la grande variabilité de la gravité de l'état de santé des patients à cette phase. Conclusion Cette revue systématique montre que de nombreuses lacunes persistent pour décrire l'évolution du muscle à la suite d'un AVC tant sur les plans histologiques, physiologiques que fonctionnels. Les données existantes confirment une perte structurelle et fonctionnelle précoce 62 et progressive du muscle en l'absence de reprise d'une mobilité. Ces résultats permettent d'identifier une approche cinétique de la perte de la masse musculaire, de son histologie et de sa fonctionnalité au plus tôt de la maladie vers la phase chronique. Elle se traduit par un caractère précoce, souvent réversible jusqu'à un stade plus stable d'atrophie ou de sarcopénie post-AVC montrant l'intérêt d'une action thérapeutique préventive le plus précocement possible. La combinaison d'une approche rééducative basée sur la récupération du contrôle moteur (à visée centrale) et la préservation du muscle (à visée périphérique) devrait permettre d'optimiser les stratégies de rééducation post-AVC. De futures études restent à mettre en place pour l'étude des mécanismes de modifications structurelles du muscle pour envisager de préserver le muscle d'une détérioration rapide. Conflits D'intérêts Les auteurs déclarent n'avoir aucun conflit d'intérêts. Contributions des Auteurs Tous les auteurs ont participé à la conception de l'étude, au recueil des données, à leur traitement et à leur interprétation. Remerciements Les auteurs remercient les bibliothèques universitaires de Saint-Étienne, à di Corsica Pasquale Paoli à Corte et la BU Santé de Paris en France et en particulier à Jacky Le-Menn et à Alexandre BOUTHET pour leurs contributions remarquables dans la recherche documentaire. Références 1. WHO | WHO. Accessed August 17, 2017. Statistics Health World 2014. 2. WHO | Rehabilitation Accessed December 18, 2017. 2030 : A Call for Action. WHO. 3. Gimigliano F, Negrini S. The World Health Organization Rehabilitation 2030a call for action. European Journal of Physical and Rehabilitation Medicine. 2017. 4. Feigin VL, Forouzanfar MH, Krishnamurthi R, et al. 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Disabil Rehabil. 2001 ; 23(9) : 379-386. 67 Figure 5 : Flow of information through the different phases of the systematic review 68 Table 1 : Qualitative analysis Scelsi et al. 1984 Dietz et al. 1986 Metoki et al. 2004 Ramnemark et al. 1999 Jorgensen et Jacobsen 2001 Carin-levy et al. 2006 Lazoura et al. 2010 MacIntyre et al. 2010 Nozoe et al. 2015 Hara et al. 2004 Arasaki et al. 2009 Chow et Stokic 2013 Chow et Stokic 2014 Bohanon et al. 1991 Andrews et Bohanon 2000 Harris et al. 2001 Horstman et al. 2008 Horstman et al. 2009 Horstman et al. 2010 Chow et al. 2011 1 1 1 1 1 1 69 Q1 Q2 Q3 Q5 Q6 Q7 Q9 Q10 Q11 Q12 Q13 Q16 Q17 Q18 Q20 Q21 Q22 Q25 Q26 Scores 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 17 17 17 19 20 20 20 17 20 18 17 18 18 18 18 20 18 18 18 18 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Table 2 : Histology and structure studies AUTHORS Design or type of study VARIABLES (Localizations and techniques) N (Ages y. ) (Following) Scelsi and al. 1984 [28] Histological and structural fibers morphology : (fiber type, fiber distribution, fiber diameter, electron-microscopic characteristics) Cross-sectional (Biopsy on anterior tibialis) Dietz and al. Histological and structural fibers 1986 [29] morphology by electron microscopic study : fiber type distribution, diameter) Cross-sectional (Biopsy on left and right GM) Metoki and al. 2004 [32] Cross-sectional Muscular volume of the Thight (MVT) (Cross-sectional CT Scan on both PS and NPS) 16 (9 men, 7 women, 62, 1 2, 8 y. ) 4 groups of hemiplegia duration : G1 : 1-2 months G2 : 3-4 months G3 : 5-7 months G4 : 8-17 months 4 cases study : RR : 44 y. Hematoma in the left hemisphere MA : 56 y. benign glioma in the left hemisphere MR : 63 y. Tumor on the parietal left side HR : 53 y. two ischemic infarctions 50 (31 men, 19 women, 62, 1 2, 8 y. old), more than 6 months post- AVC 2 groups (p 0. 30) according to age (possible senile effect : G1 < 65 y : 74. 6 30. 3 y. G2 > 65 y : 83. 2 22. 9 y. RESULTS From 1 to 2 months : On PS, - Normal distribution of muscle fibers (Fiber Type I : 66% ; Type II : 34 %) - Preservation of muscle fibers structure and abnormal presence in the subsarcolemmal region of lipid droplets and glycogen granules From 3 to 4 months : On PS, - Muscle fibers distribution : Fiber Type I 75. 5 % I and Type II 24. 5% - 40 to 70% have disorganized myofilaments - Adds presence of lipofuscin in the sarcolemma - microvascular change (PS) From 5 to 17 months : - No more specific changes except further decrease in the diameter of muscle fibers predominant on type II (RR) at 7 weeks : equal proportion of type I and type II fibers on NPS and a type II predominance on PS Six months later : No more modifications on NPS. On the PS, atrophy of type II fibers and equal proportion of type I and type II fibers Focal areas of myofibrillar destruction, loss of myofilaments and so-called 'streaming Z-lines' associated with loss of mitochondria (MA) Ten months later : a strong predominance of type-I fibers and slight selective type II-atrophy in the biopsy from the PS. MVT in the PS is significantly lower than that in NPS (155. 6 56. 6 and 198. 0 67. 2 cm3, P < 0. 0001) MVT is significantly reduce with age. MVT correlated positively with Barthel index and negatively with age. No significant relationship with Brunnstrom's leg score or illness duration. 70 Ramnemark and al. 1999 [23] Longitudinal Jorgensen and Jacobsen 2001 [25] Longitudinal Carin-Levy and al. 2006 [26] Longitudinal Fat/lean mass (global, arm and leg, paretic and non-paretic side (DEXA) 19 (12 men, 73, 3 4, 3 y. & 7 women 76, 3 10, 4 y. ) from 2 - 4 weeks post-stroke and 4, 7 and 12 months Fat/lean mass (global, arms and legs, paretic and non-paretic side (DEXA) 28 (18 males ; 75 7 y. ) compared in two groups according to the patient's ambulatory level (From 7 days after stroke to 12 months) Muscle mass (anthropometric measures : girth and skin folds of arm, thigh and calf) Fat/lean mass (DEXA) 17 stroke patients (mean age 66 y. ) (From 72h post AVC, at 1 to 4 weeks, 3 and 6 months) Non-significant results change in lean mass and fat mass in the PS and the NPS between the inclusion and the end of the study. There are important individual variations. Between inclusion and one year of follow up, there are a significant increase in fat mass (p but a non-decrease lean mass (p NS) in the PS versus the NPS. 4 months of follow up : Lean mass : - 1, 5% on the PS versus - 0, 2 on the NPS (p NS) Fat mass : - 0, 1% on the PS versus 3, 5 on the NPS (p NS) 7 months of follow up : 12 months of follow up : Lean mass decrease : -2% on the PS versus -0. 5 on NPS (p NS) Fat mass decrease : 1. 5 on the PS versus -3% on the NPS (p NS) Lean mass decreased : -0. 5 on the PS versus -1% on the NPS (p NS) Fat mass increased : 8% on the PS versus 2, 2% on the NPS (p At 2 months of follow up : Decrease of lean mass * No walking patients (12) : decrease -6 % on PS p -5% on NPS p * Walking patients (13) : decrease - 2 % on PS versus -1% on PS, 0, 05 At 12 months of follow up : recovery of lean mass in NPS but not in PS * No walking patients (3) : -5 % on PS versus -1% on NPS p (PS vs NPS * Walking patients (18) : - 2 % on PS (0, 05) versus 5% on NPS(p Increased of fat mass * No walking patients (3) : 15 % (p 0, 04) on PS versus 7% NPS (p 0, 3) * Walking patients (18) : 3% on PS versus 2% on NPS, p 0, 7 Anthropometry : on 11 patients. No significant changes over time between PS and NPS side for the upper and the lower limb DEXA on 11 patients : Significant lack of the lean mass in the PS leg's compare to the NPS (p 0, 05) at 3 weeks post stroke but no more significant at 6 months. Significant increase of fat mass in whole body between 3 weeks and 6 months post stroke (p 0, 01) 71 Lazoura and al. 2010 [27] Longitudinal MacIntyre and al. 2010 [38] Cross-sectional with a Control Group Nozoe and al. 2015 [42] Longitudinal Global fat mass : significant increase 6% from the 3rd to the 6th months (p 0. 004) and 8% between the 6th and the 12th months (p 0. 16), Significant difference for the 2 genders (p Global lean mass decrease : 0. 5% between the 3rd and the 6th months (p 0. 004) and 0. 2% decrease between the 6th and the 12th months (p 0. 16). The decrease is constant for women whereas it only exists in the first 6 months for men Limbs lean mass decreasing between PS and NPS with a significant difference between the inclusion and the 3rd months (p but without differences between sex. Significant increase of lean mass only in the NPS between the 3rd and the 6th months (p Limbs fat mass both significant increase in PS and NPS over time, only significant between the 3rd and the 6th months (p 0. 001) in the NPS. No significant difference between PS and NPS for muscle density and mass. Fat/lean mass (DEXA) 58 patients (36 men, 65, 75 y. & 22 women, 62, 36 y. ) 3, 6- and 12-months post-stroke, Muscle Mass and Density (Peripheral quantitative computed tomography (pQCT) of calf and tibial muscles) Subacute Stroke Group (< 6 months) : 11 hemiparetic patients (6 men, 69 9 y. ), a subacute group Chronic Stroke group (> 12 months) (10 patients able to walk, 6 males, 7212 y Control group 13 healthy volunteers (6 male, 7113 y) Quadriceps muscle thickness (B-mode ultrasound imaging) 16 (11 men, mean age 72. 1 y. ) Every week between1st and 3rd week post stroke Significant decrease in the PS compared to the NPS (P < 0. 05). PS Quadriceps muscle thickness decreased every week - 12. 8%, between 1st and 2nd week and 10. 1%, between the 2nd and 3rd week NPS decrease of thickness : 9, 3% between the 1st and the 2nd week, 5, 3%between the 2nd and the 3rd week (9, 3% and 5, 3%) but without significant difference during the third week. between 2nd and 3rd (95% CI -1. 6 to 12. 1%). 72 Table 3 : Studies on neuromuscular physiology AUTHORS VARIABLES (Localizations and techniques) Design or type of study Dietz and al. 1986 [29] Cross-sectional Motor Unit activation (EMG on medial Gastrocnemius (GM) tibialis anterior (TA) Hara and al. Number of Motor Unit 2004 [33] (F-wave MUNE method and needle EMG on the median innervated thenar muscle and the abductor pollicis brevis Cross-sectional (APB) N (Ages y. ) (Following) RESULTS 2 cases studied : RR and MA (cf table 1) First EMG at mean 19 days after stroke in 14 stroke hemiplegia subjects (9 men, mean age 65. 3 y) 2nd and 3rd EMG on 9 of the stroke patients at 3 months and 1 year after onset (5men, 4 women, mean age 59, 18, 3y) RR : From the onset to 7 weeks : The discharge patterns of 12 different motor units were recorded from the NPS and 11 units from the PS (5. 55 0. 9 versus 5. 35 0. 5 imp. /s). Six months later, 11 motor units were again recorded from the PS and 10 from the NPS. MA : From the onset to 9 months : Both patterns show clear differences in the mode of the leg muscle activation between the NPS and the PS. There is reducing GM activation on the PS. During the first month : The maximum M-potential negative amplitude on the PS (average : 9. 4 mV, SD : 3. 0 mV) was significantly smaller than that on the NPS (average : 11. 5 mV, SD : 2. 8 mV) (p < 0. 01). Same negative amplitudes of S-MUAP (37. 3 mV, SD : 9. 8 mV on the PS and 37. 6 mV, SD : 12. 9 mV on the NPS). The mean motor unit number on the PS (237, SD 50) was significantly smaller than that on the NPS (316, SD 43) (p < 0. 01). Motor unit loss begin at 9 days after stroke on the PS. It was greater in patients with severe hemiparesis. 3 months and one year after stroke : All the stroke patients had spontaneous activity in the hemiparetic APB muscles 34 months after stroke. Only one patient one 1 year later. No statistical difference exists in motor unit number between sides at 3 months and one-year post stroke with needle EMG, S-MUAP amplitudes. No significant difference was found for the median motor nerve conduction velocity (52. 7 vs. 57. 8 m/s) or minimum F-wave latency (average : 27. 7 vs. 26. 7 ms) between PS and NPS. 73 Arasaki and al. 2009 [36] Cross-sectional with a Control Group Chow and Stokic 2013 [40] Cross-sectional Chow and Stokic 2014 [41] Transversal and retrospective Number of Motor Unit F-wave MUNE method and needle EMG (Hypothenar muscle group) Isometric quadriceps strength on the NPS, PS and on the dominant leg of the control group. Peak force measured at 10%, 20%, 30%, 50% and 100% of the Maximum voluntary contraction (MVC). Coefficient of variation (CV) to quantify force variability. Different power spectrum tested 03, 46, and 812 Hz band son for the evaluation of force signal Isometric quadriceps strength on the NPS, PS and on the dominant leg of the control group. Peak force measured at 10%, 20%, 30%, 50% and 100% of the Maximum voluntary contraction (MVC). Coefficient of variation (CV) to quantify force variability. Different power spectrum tested 03, 46, and 812 Hz band son for the evaluation of force signal - Patients : 3 groups 1 6 cerebral infarctions ; no motor hand weakness during the first 24 hours after onset. ; 2 8 acute motor ; hand weakness during the first 24 hours after onset. 3 16 motor hand weakness due to subacute or chronic unilateral cerebral infarction. - Patient control group 13 healthy volunteers There is no reduction in the MUNE on the PS and on the NPS for the patient in the group 1 without weakness of the hand. The MUNE decreased on the PS in the patient group with cerebral infarction (24 subjects) with no reduction in the NPS. There is a significant decrease in the MUNE on the PS for the 8 patients tested within 430 h after the onset of cerebral infarction. 34 patients (18 Men, 65 15 y. and 16 women ; 61 11 y. ) Delay post stroke : 17 4 days Control group : 20 (15 men ; 64 12 y, 5 women ; 64 12 y. ) Mean strength was higher in the control group than in PS and NPS respectively (179 58 versus 133 55 versus 93 44 N. m) The relative power increased in the 03 Hz band and decreased in both 4 6 and 812 Hz bands in the paretic leg only (P < 0. 001). Progressively stronger contractions brought with a significant decrease in relative power in the 03 Hz band and increase in the 812 Hz band of the control subjects but not in the stroke subjects. 23 chronic stroke subjects (65 14 y), from 612 months post-stroke Belonging this group, 10 patients (64 15 years) had two evaluations : 1122 days- and 68 months post-stroke. Control group : 15 healthy, age : 65 8 y) tested on dominant leg The MVC torques were significantly lower in the paretic leg (99 45 Nm) compared to either the non-paretic (13851 Nm) or control leg(p Persistent significant smaller MVC torques after normalization with the body mass (16457 Nm). From the subacute to chronic stage, only CV decrease in the paretic leg (p with a similar trend in the non-paretic leg (p 0. 028). There were no significant changes in the spectral frequency and entropy parameters. In the paretic leg, MVC difference did not correlate with the CV, frequency, or entropy measures (P 0. 093). 74 Table 4 : Studies on the functional consequences of muscle changes AUTHORS VARIABLES (Localizations and techniques) N (Ages y. ) (Following) Design or type of Bohanon and al. study 1991 [30] Cross-sectional Andrews and Bohanon 2000 [31] Cross-sectional Harris and Polkey 2001 [24] Longitudinal with a control group Elbow flexion Strength (Dynamometer) Strength (Hand Held Dynamometer) Isometric quadriceps strength (Magnetic femoral nerve stimulation (TwQ) and Maximum voluntary contraction (MVC) - Test on the NPS and on the right side of the control group) 24 stroke patients mean age : 70 10. 3 y. Delay post stroke : 36, 4 33, 5 days 31 stroke patients mean age : 70 10. 3 y. Following : 2 evaluations at 10 6, 3 and 27, 7 14, 6 days post stroke Stroke group : 10 patients (6 men, 4 women) with supratentorial cerebral infarction (5 cortical and 5 lacunar) Mean Age (SD) : 73. 6 11 y. Control group : 10 healthy, Mean Age (SD) : 71. 9 6. 8y. 2 evaluations separated by 7 days, within the 48 hours after onset for the first evaluation of the stroke group. RESULTS Elbow flexion force on the PS is lower than in the NPS : Shoulder adducted o Trial 1 : 5. 79 4. 38 versus 16. 47 5. 69 kg o Trial 2 : 6. 06 4. 60 versus 16. 57 Abduction o Trial 1 : 5. 66 4. 38 versus 17. 23 5. 81) o Trial 2 : 6. 06 4. 60 versus 16. 57 Strength was impaired in all muscle actions on both the PS and NPS (p with a significant difference between sides (p Initial assessment : o PS : range of strength decrease from19. 8 to 33. 9% of normal o NPS : force is decreased from 60. 1 to 89. 5% of normal Final assessment : o PS : 29. 3 to 44. 5% o NPS : 65. 4 to 88. 8%) First evaluation : - Stroke group : TwQ and MVC were respectively 7. 6 kg (4. 49. 9 kg) and 12. 15 kg (7. 930. 8 kg). - Control group : TwQ and MVC were respectively 9. 4 kg (6. 1 12. 5 kg) and 37. 2 kg (23. 854. 6 kg) Force progression - Stroke patients : Tw Q and MVC were respectively 16. 2% (6 to 25. 9%) and 30. 45% (0 to 78. 6%) (p < 0. 01) - Control group : Tw Q and MVC were respectively 1, 75% (9. 8 to 8%) and 5. 45% (15. 1 to 22. 7%) (NS) i Trunk Control Test : Significant correlation between the percentage fall in Tw Q and both change in Trunk Control Test (rs 0. 83, p < 0. 01) and percentage change in body weight (rs 0. 83, p < 0. 01). 75 2006 [26] Carin-Levy et al. Longitudinal Horstman et al 2008 [34] Cross-sectional with a Control Group 17 stroke patients (mean age 66 y. ) (From 72h post AVC, at 1 to 4 weeks, 3 and 6 months) 14 stroke patients, 55, 9 10, 4 y. (10 men, 4 women) 12 able-bodied controls, 58, 1 12, 2 y (7 men, 5 women) 4 evaluation sessions with at least 1 day of rest in between. Isometric Muscle force (hand grip strength, MVC of knee extensors) Isometric muscle strength Maximum voluntary contraction (MVC) and electrically evoked forces of knee flexors/extensors with Lower Extremity System (LEXS) Voluntary activation and coactivation of knee extensors MVC with electrical stimulation (Digitimer DSH7 stimulator) on the both knee extensors muscles for the stroke patients and the right side only for the control group EMG (Biotel 99) Functional performance with Time up and Go test (TUG), 10 meter walk test (10m), Berg Balance scale (BBS), Motricity index (MI), Functional ambulation categories scores (FAC), Fugl-Meyer test for lower limb (FM), Rivermead mobility index (RMI) Grip strength (newtons) : PS vs NPS : 78, 5 (IQrange 0-188, 7) vs 171, 6 (103-318, 7) p at week 1 and 98, 1 (0-220, 6) vs 245, 2 (107, 9-313, 8) at week 24, 0, 05 for repeated measures over time for both sides. MVC Knee extensors (newtons) : PS vs NPS : 258, 4 (IQrange 156-360, 9) vs 270, 3 (135, 9-404, 7) p 0, 66 at week 1 and 228 (166, 4-356, 2) vs 324 (200, 8-414) p 0, 018 at week 24, 0, 05 for repeated measures over time for both sides. MVC : significantly decreasing force o Extensors (newtons) control vs PS vs NPSSD : 22348 vs 152 55 vs 6248 p for control and NPS than PS. o Flexor (newtons) control vs PS vs NPS : 9029 vs 56 27 vs 1016 p o Ratio F/E : 0, 40, 07 vs 0, 360, 09 vs 0, 140, 1, p Voluntary activation (%) : significant decrease Control vs NPS vs PS : 93, 64, 1 vs 75, 17, 3 vs 57, 824, 6, p for control and NPS than PS Coactivation The ratio rsEMG rsEMGmax used as a measure of coactivation of the knee extensors during flexion is not significantly different across groups but higher for biceps femoris and medial gastrocnemius during knee extension in the PS vs NPS and controls. Functional performance Significant correlations and trends were found between voluntary contraction with FM and MI. Also, it exists significant correlation between activation of both sides and RMI, 10m, FAC, BBS, TUG, FM and MI. 76 Horstman et al 2009 [35] Cross-sectional with a Control Group Horstman et al 2010 [36] Cross-sectional with a Control Group Chow and Stokic 2011 [39] Cross-sectional with a Control Group Isometric muscle strength Maximum voluntary contraction (MVC) measured with Lower Extremity System (LEXS) on knee flexors/extensors of both limb in 30, 60 and 90 knee angles Electromyographic activity EMG (Biotel 99) on both knee extensor and flexor muscles Isometric muscle strength and Fatigue and Fast voluntary isometric contractions Half relaxation times (HRTs) and maximal rates of torque development (MRTDs) Isometric muscle strength on quadriceps Maximum voluntary contraction (MVC) and submaximal force control 10%, 20%, 30%, or 50% of the MVC. Coefficient of variation (CV) and RMSE to quantify force variability and error. Functional performance Lower extremity motor section of the Fugl- Meyer scale and Rivermead Mobility Index to calculate the correlation between functional test and Test on NPS, PS and on dominant leg for force measures control group 14 stroke patients, 55, 9 10, 4 y. (10 men, 4 women) 12 able-bodied controls, 58, 1 12, 2 y (7 men, 5 women) Patients with subacute stroke (n 14) and able-bodied age-matched control subjects (n 12) For both knee extensors and flexors, significant effects for group and angle were found p For the paretic knee, extensors showed lower normalized maximal torques (73%) and lower normalized activation (71%) at 30. Flexors at 60 and 90 were also significantly weaker 64% and 45% respectively than control. Lower muscle torque at shorter muscle lengths is associated with a length-dependent lower voluntary activation. Co-activation is not significantly modified between sides and with the control group. MRTD is significantly lower during voluntary contractions both PS (53% of control, P . 022) and MPS (71% of control, P . 001), but there is no differences among groups during electrically evoked contractions (p . 117) HRTs is significantly higher both PS (134% of control, P . 001) and NPS (123% of control, P . 032) indicating muscle slowing On PS, muscle fatigue is more and faster than control (P . 011) and both PS and NPS for patients recover slower (P . 001). 33 patients (13 women, 20 men) with sufficiently high motor abilities to walk Mean age : 62 13 y. Delay post stroke : 16 2 days Control group : 20 healthy subjects (6women, 14 men) Mean age : 62 10 y. The MVC was significantly smaller in the PS than NPS leg (97 43 vs. 140 56 N/m ; P < 0. 001) and significantly lower than the controls, when the performances are normalized to the body mass. The CV was significantly smaller in controls compared with either more-affected (P or less-affected (P< 0. 023) leg of stroke subjects across all force levels. The RMSE was significantly different only at higher force levels specifically, at 50% force. There is no significant correlation between force variability and motor scores. 77 2010 [38] MacIntyre et al. Cross-sectional Isometric strength (Ankle plantar flexors (APF) and Knee extensors (KE) Subacute Stroke Group (< 6 months) : (n 11 6 men, 69 9 y. ) Chronic Stroke group (> 12 months) : (n 10, 6 males, 7212 y) Control group n 13 (6 male, 7113 y) Side-to-side differences (NPS versus PS) in KE strength (1. 04 0. 40 and 0. 69 0. 34 Nm/Kg). decrease compared to the GC (right : 1. 15 0. 26 and Left : 1. 12 0. 33 Nm/Kg) Side-to-side differences (NPS versus PS) in APF strength (0. 47 0. 18 and 0. 21 0. 21 Nm/Kg) and its decrease compared to the GC (right : 0. 71 0. 29 and Left : 0. 70 0. 26 Nm/Kg) 78 Figure 2 : Synthèse des retentissements musculaires suite à la survenue d'une hémiplégie d'origine vasculaire 79 Etude 2 : Performances de marche de patients hémiparétiques chroniques d'origine vasculaire : étude comparative à partir de parcours de soins 80 Page de Titre Performance de marche de patients hémiplégiques chroniques d'origine vasculaire : étude comparative à partir de parcours de soins. Walking performance of chronic hemiplegic patients of vascular origin : comparative study based on care pathways Oscar D. Aze1, 2, Etienne Ojardias1, 3, Thierry Adoukonou4, 5, Diana Rimaud1, Hermès Gbaguidi2, Oyéné Kossi4, 5, Barnabé Akplogan2, Paul Calmels1, Pascal Giraux1, 5 1 Univ Lyon, UJM-Saint-Etienne, LIBM, EA 7424, F-42023, SAINT-ETIENNE, France 2 Laboratoire de Biomécanique et de Performance (LABioP), Institut National de la Jeunesse, de l'Education Physique et du Sport/Université d'Abomey-Calavi (INJEPS-UAC), 01 BP 169, PORTO- NOVO, Bénin 3CHU Saint-Etienne, Service Médecine Physique et Réadaptation, F-42055, SAINT-ETIENNE, France 4 UER Neurologie, Faculté de Médecine Parakou 03BP : 10 Parakou, Bénin 5Unité de Neurologie Centre Hospitalier Universitaire Départemental du Borgou BP : 02, Parakou, Bénin Auteur correspondant : aze oscar@yahoo. fr 81 Résumé Introduction : La rééducation/réadaptation est un moyen efficace pour contrer les impacts : sanitaire, économique et social, très lourds que subissent les survivants d'AVC et pour favoriser une bonne récupération. Il importe d'évaluer l'impact de cette récupération en prenant pour repère le contexte économique changeant selon les régions. Objectifs : comparer les performances de marche de patients hémiplégiques chroniques provenant de deux contextes différents de prise en charge en utilisant le test de marche de 6 minutes (6MWT). Méthodes : Cette étude transversale comparative a été réalisée entre les Centres Hospitaliers Universitaires de Bellevue (CHUB) et départemental du Borgou (CHUDB) respectivement en France et au Bénin. 126 hémiplégiques (99 du CHUB) âgés en moyenne de 56, 8 9, 3 ans avec un AVC datant de 26, 5 35, 6 mois ont pris part à cette étude. À part les échelles fonctionnelles, l'évaluation a porté sur la performance de marche en endurance au 6MWT. Résultats : Une comparaison du 6MWT entre le groupe des patients du CHUB versus CHUDB a révélé une différence non significative (p 0, 382) entre les performances des 2 groupes de patients : G CHUDB (303 115, 1m) versus G CHUB (275, 4 148, 8m). Une comparaison avec le test de Chi2 des performances de marche de G CHUDB versus G CHUB selon la catégorie de la Performance de marche (Mauvais Marcheur, Bon Marcheur et Excellent Marcheur) a montré une différence significative entre les 3 sous-groupes de distribution, p 0, 032. Conclusion : les performances de marche sont plus limitées qualitativement dans les progrès réalisables par les patients selon le contexte socio-économique de prise en charge de la réadaptation. Mots Clefs : Hémiplégiques, Performance, Marche, Réadaptation. 82 Abstract Introduction : Rehabilitation is an effective means of countering health, economic and social impacts on stroke survivors and promoting good recovery. It is important to assess the impact of this recovery by taking as a benchmark the changing economic context in different regions. Objectives : Compare the walking performance of chronic hemiplegic patients from two different management settings using the 6-minute walking test (6MWT). Methods : This comparative cross-sectional study was carried out between Bellevue University Hospital Centre (CHUB) and Borgou Departmental Hospital Centre (CHUDB) in France and Benin. 126 hemiplegics (99 from CHUB), on average of 56. 8 9. 3 years old with stroke of 26. 5 35. 6 months old, participated in this study. Apart from the functional scales, the evaluation focused on endurance walking performance at 6MWT. Results : A comparison of 6MWT between CHUB and CHUDB patient groups revealed a non- significant difference (p 0. 382) by performance : G CHUDB (303 115. 1m) versus G CHUB (275. 4 148. 8m). A Chi2 comparison between G CHUDB and G CHUB according to the walk performance (bad walker, good walker and excellent walker) reveled a difference between them with p 0, 032. Conclusion : According to the socio-economic context rehabilitation, the walking performance quality is often limited with patient's effort. Key words : Hemiplegics, Performance, Walking, Rehabilitation 83 Introduction Les accidents vasculaires cérébraux (AVC) constituent à travers le monde un problème de santé publique 13. Si dans les pays développés, l'incidence des AVC a baissé de 40% ; elle a quasiment augmenté de 100% dans les pays économiquement faibles, sur la période de 1970 à 2008 4. En effet, en 2004, 8% des AVC et 5% de leurs survivants provenaient de l'Afrique 5. Après les phases de la maladie, les survivants et leurs communautés doivent faire face à des impacts (sanitaire, économique et social) très lourds 3, 6. Cette description révèle la charge mondiale des AVC et la nécessité d'agir. C'est pour amoindrir cette charge que les États, motivés par l'OMS 2, ont défini des politiques nationales pour prévenir les AVC et assurer des soins efficients 7, 8. Les AVC affectent toutes les couches de la population. Ils restent un réel enjeu, pour chaque État qui doit trouver les moyens afin d'aider les survivants à reconquérir, le plus tôt possible, leurs fonctions. Cet enjeu est d'autant plus grand en ce qui concerne la couche de la population d'environ 60 ans et moins qui reste la plus productive. Par ailleurs, celle-ci dispose de meilleures aptitudes physiologiques pour une récupération rapide impliquant de plus grandes chances de reprise du travail et donc une meilleure participation sociale. Une prise en charge précoce, correcte suivie d'une réadaptation efficace reste la meilleure option pour assurer un retour optimal du patient vers une situation de vie normale. Ainsi, le plan mondial pour les états a proposé des actions et des objectifs pour améliorer et renforcer la réadaptation 9. Dans les pays occidentaux, et en France en particulier, ces mesures (en marge de la prévention active) ont favorisé la mise en place des filières de soins AVC. La filière de soins AVC résulte de la mise en route du plan 2010-2014 10. Elle commence par l'accessibilité des patients aux unités neurovasculaires (UNV), o ils bénéficient d'une prise en charge spécialisée ; et s'étend jusqu'aux unités de réhabilitation avec une rééducation coordonnée et intensive qui se poursuit par des soins ambulatoires ou à domicile 11. Bien qu'il existe des disparités entre régions en France 12, la mise en place de cette filière de soin AVC a favorisé une ouverture conséquente des UNV et le rapprochement des centres de chaque zone géographique. Ceci a permis aux patients victimes d'AVC d'arriver à l'hôpital au plus tôt et d'augmenter la fréquence de la prise en charge atteignant 72, 6% en 2016 13. Mieux, ce plan a favorisé la diminution de la prévalence des AVC et de leur morbidité 13. Dans les pays moins développés économiquement et en Afrique, il est une évidence que les mesures préventives peinent à se mettre en place pour diverses raisons 14, 15. Le dépistage tardif, souvent absent de l'hypertension artérielle favorise la recrudescence de l'atteinte des AVC dans la grande majorité de la population active ; surtout la couche juvénile 16. En plus, la 84 qualité du dispositif sanitaire de prise en charge des AVC, perfectible dans la plupart des pays et l'accès difficile aux médicaments, dans un environnement marqué par une absence de couverture sanitaire 1719 sont autant de raisons qui rendent difficile sur ce continent, le contrôle de la mortalité et de la morbidité des AVC. Le Bénin n'échappe pas à ce modèle caractérisant la plupart des pays en voie de développement 19, 20. En 2012, une prévalence de 4, 6/1000 a été trouvée à Cotonou (capitale économique du Bénin) 21. Seulement 17, 2% des victimes d'AVC de ce pays arrivaient à l'hôpital en moins de 3h 22 et la prise en charge était faite dans les unités de soins intensifs ou de neurologie 23, 21. Il est connu que les survivants d'AVC, après une prise en charge correcte, vivent en grande majorité avec des déficiences motrices 24. C'est le cas d'environ 52-85% d'entre eux qui vont marcher avec des séquelles persistantes 25, 26. La défaillance provient de l'hémiparésie 27, 28 qui entraine des dysfonctionnements biomécaniques. Ceux-ci agissent négativement sur la déambulation des patients, les déconditionnent 29, 30 et réduisent leur performance de marche 31. Le système de soins vise à terme, à annihiler l'expression de cette déficience et doit de ce fait, se démarquer par son efficacité 32, 33. Les meilleurs résultats sont obtenus après des soins de réadaptation bien organisés, coordonnés privilégiant l'approche pluridisciplinaire dans leur intervention, tout en étant spécialisés 3436. Pour éprouver la qualité de la réadaptation, des études d'évaluation sont conduites. De Wit et al. 37 ont comparé les techniques de prise en charge utilisés en ergothérapie et en physiothérapie dans 4 pays d'Europe (Belgique, Royaume-Uni, Suisse et Allemagne) à partir de contenus vidéographiques. Leurs résultats renseignent sur le fait que ces professionnels utilisent des techniques cohérentes d'un centre à un autre. Ces mêmes auteurs, dans une autre étude 38, ont confronté le niveau de récupération entre les 4 pays cités plus haut et ont découvert des profils de récupération motrice et fonctionnelle variant d'un pays à un autre après la réadaptation post-AVC (2, 4 et 6 mois). La tendance indiquait la Belgique et le Royaume-Uni comme ayant les meilleurs profils au regard du Barthel 39 et du Rivermead. Putman et De Wit 40 ont conclu, après une évaluation de la récupération post-AVC dans les 4 pays du projet CERISE, que l'intégration des services de réadaptation aux soins entraine de meilleurs résultats et induit des différences d'organisation et de motivations dont il faut tenir compte pour expliquer les disparités observées. En France, Schnitzler et al. 41 ont mesuré la récupération post-AVC, après la phase subaigu en utilisant comme critères : l'indice de Charlston et le niveau de dépendance. Ils ont déduit après comparaison du type de soins rééducatifs reçus que la réadaptation neurologique avait de meilleurs résultats par rapport à la rééducation générale. 85 Les études citées ont utilisé des échelles fonctionnelles et s'accordent sur l'efficacité des soins de réadaptation spécialisée 42. Toutefois, aucune étude à ce jour n'a réalisé la comparaison de la récupération post-AVC en s'appuyant sur des tests d'évaluation de capacités physiques spécifiques aux hémiplégiques à l'instar de la vitesse (10mWT)43 ou de l'endurance de marche (6MWT) 44. Des travaux antérieurs ont montré que le 10mWT est plus indiqué quand il s'agit d'apprécier la capacité de marche sur courte distance, impliquant surtout la notion de vitesse de marche 45. En situation d'incapacités fonctionnelles, lorsqu'il faut mesurer les prérequis à l'endurance de marche, le 6MWT est un bon prédicteur de déambulation 46. Ce test, qui a démontré une bonne corrélation avec les échelles fonctionnelles, est souvent utilisé dans les études cliniques pour le suivi des patients ou encore pour faire des comparaisons entre études. À partir du 6MWT, des valeurs moyennes de performance de marche ont été définies pour quantifier la capacité de patients hémiplégiques versus sains 47, 48. Une amélioration de performance au 6MWT est corrélée à une bonne récupération motrice et fonctionnelle 49. Si l'un des buts majeurs de la rééducation/réadaptation reste l'amélioration de l'autonomie du patient, sa réalisation passe certainement par la correction du schéma locomoteur et de la capacité d'endurance. La présente étude a pour objectif de comparer les performances de marche au 6MWT de patients hémiplégiques chroniques provenant d'un contexte de prise en charge économiquement limité à un autre développé. Méthodes Participants et cadres d'étude Deux groupes de patients étaient concernés par la présente étude. Le premier groupe de patients (G CHUDB) a été inclus parmi les patients subissant ou ayant subi des soins après un AVC d'origine vasculaire dans le Centre Hospitalier Départemental Universitaire du Borgou (CHUDB). Le CHUDB est le plus grand hôpital de la région septentrionale du Bénin. Il est érigé dans la ville de Parakou (environ 450 km de Porto-Novo) qui comptait 255478 habitants environ en 2013. Les sujets provenaient des services de Neurologie et de Kinésithérapie dudit hôpital. Ils ont été retenus après études des dossiers patients existants au niveau de ces deux services. Les critères d'inclusion étaient : avoir souffert d'un AVC responsable d'une hémiplégie droite/gauche sans récidive ; être capable de marcher seul sur au moins 10m (avec ou sans aide) et se retourner ; enfin donner son consentement éclairé écrit pour participer à toutes les phases de l'étude. Les patients présentant des antécédents neurologiques et/ou psychiatriques autres que l'AVC, des difficultés de compréhension et des altérations de la 86 marche antérieures à l'AVC ont été exclus. Une visite médicale de pré-inclusion a permis de valider les critères d'inclusion puis d'inclure ceux qui ne présentaient pas de contre-indications à la réalisation des tests de marche (endurance et vitesse). Le second groupe de patients (G CHUSE) provenait de l'utilisation des bases de données de 4 études (Fra1, Fra2, Fra3 et Fra4) menées sur l'évaluation de la performance de marche post-AVC au Service de Médecine Physique et Réadaptation Adultes du Centre Hospitalier Universitaire de Bellevue à Saint- Étienne en France (CHUSE). Le CHUSE est l'hôpital universitaire de la ville de Saint-Étienne. Ce dernier est situé dans la région Rhône-Alpes et abritait 171057 personnes en 2015. Procédures Évaluation fonctionnelle La mesure de l'Indice de Barthel (IB) 50 a précisé l'autonomie des participants. Évaluation de la marche Les évaluations de la marche ont été conduites à travers deux tests : - Le test de marche de 6 minutes (6MWT). C'est un outil d'évaluation de la marche couramment utilisé dans les protocoles 44. C'est un test simple, fiable et facilement reproductif 51. Il consiste à faire marcher le participant pendant 6 minutes. La consigne était de parcourir la plus grande distance possible. L'évaluateur s'est tenu derrière l'évalué, lui rappelant le décours du temps chaque minute, sans le motiver ou influencer son test. La distance couverte sur la durée a été rapportée après le test. - Le test de marche de 10 mètres (10mWT) est la mesure la plus utilisée pour évaluer la vitesse de marche sur courte distance 43, 52. Les consignes ont été d'effectuer, sans aller-retour, la distance de10 m (ou 2 x 5m pour certaines études du CHUSE) le plus rapidement possible. Un chronomètre a servi à mesurer le temps. Il était déclenché 1 m après le départ du patient et arrêté 1 m avant le franchissement de la ligne d'arrivée. Chaque participant a réalisé deux passages (avec une pause de 2 minutes entre passages). La moyenne du temps a été retenue. Analyse statistique Les données saisies sous Excel ont été traitées avec le logiciel IBM SPSS, Statitic 21. Des statistiques descriptives ont été générées pour les variables de l'étude. Les variables descriptives quantitatives ont été exprimées en moyenne écart-type tandis que celles 87 qualitatives, en effectif et pourcentage. La normalité et l'homoscédasticité n'étant pas vérifiées, il a été fait recours au test non paramétrique (U de Mann-Withney) pour effectuer les comparaisons entre les mesures quantitatives G CHUSE et G CHUDB. Les performances de marche ont été réparties en trois catégories : Faible Marcheur [0-200m], Bon Marcheur [200- 400m] et Excellent Marcheur [400-700m] afin de permettre une comparaison de leur distribution avec le test de Chi2. Ces catégories ont été fixées en se basant sur des études antérieures. Il a été rapporté une forte corrélation (r 0, 7 ; p 0, 004) entre le nombre moyen de pas/jour et la distance parcourue au 6MWT ; les sujets marchant plus 1000pas/jours parcouraient en moyenne 200m en 6min 53. De plus, Hill et al. avaient défini 4 critères pour juger d'un bon niveau de réhabilitation post-AVC au nombre desquels : la vitesse de marche (0, 8 ms-1) et l'endurance de marche fixée à 500m 54. Une étude de corrélations entre le 6MWT et les variables indépendantes a permis de retenir celles qui lui sont liées puis de les utiliser dans une régression linéaire simple afin de déterminer les équations prédictives du 6MWt à partir du 10mWT et d'une constante bêta. La valeur de p inférieure à 0, 05 a été retenue comme le niveau de significativité pour l'ensemble des tests statistiques. Considération éthique Cette étude a été réalisée en collaboration avec les services de Neurologie, de kinésithérapie et de Médecine Physique et Réadaptation des hôpitaux cités plus haut. Toutes les études ont reçu une autorisation des Comités d'éthique : pour le CHUDB (0715-2016/UAC- INJEPS/CSS-STAPS/SP) et pour le CHUSE (Fra1 : EudraCT Number : 2009-A01244-53 ; Fra2 : NCT02202954 ; Fra4 : NCT00658710). Tous les tests de marche étaient conduits dans les services de ces hôpitaux. Un suivi médical rigoureux des patients était effectué durant le protocole et toutes les dispositions ont été prises pour assurer une prise en charge immédiate des participants en cas de survenue d'événements indésirables, en rapport avec les tests d'évaluation de la performance de marche. Toutes les données recueillies ont connu un traitement confidentiel grâce à l'anonymat des fiches de recueil. Résultats Caractéristiques cliniques de la population : les participants à cette étude étaient âgés de 56, 8 9, 3 ans et souffraient d'une hémiparésie consécutive à un AVC datant de 26, 5 35, 6 88 mois en moyenne. Ils s'agissaient de 126 personnes dont 27 provenaient du CHUDB et 99 du CHUSE (21, 4 et 78, 6%) Figure 1. Chacune des 4 études agrégées du CHUSE, présentaient les caractéristiques suivantes (effectif ; moyennes écart-type : âge et ancienneté de l'AVC) : Fra1 (27 ; 54, 8 7, 3 ans ; 35, 7 36, 5 mois), Fra 2 (28 ; 60 9, 7 ans ; 16, 1 6, 4 mois), Fra3 (18 ; 554, 1 12, 5 ans ; 5, 8 63, 8 mois) et Fra4 (26 ; 55 7, 7 ans ; 20, 5 26, 7 mois). Les différences significatives entre les données du CHUDB et celles des 4 études du CHUSE portaient sur l'âge (Fra2 p 0, 015) et sur l'ancienneté de l'AVC (Fra2 p 0, 082 et Fra3 p 0, 000). CHUDB : Centre hospitalier Universitaire Départemental du Borgou CHUSE : Centre hospitalier Universitaire de Bellevue Figure 1 : Diagramme d'inclusion des patients Les deux sous-groupes de participants G CHUB et G CHUSE étaient respectivement âgés de 54, 8 7, 3 et 57, 4 9, 7 ans. Ils ne présentaient pas de différence pour l'âge, le sexe, et le côté de l'hémiparésie (p > 0, 05) Tableau I. 89 Soins de réadaptation et caractéristiques fonctionnelles : 63% des participants G CHUDB suivaient des soins de réadaptation contre 100% du G CHUSE pour un volume horaire mensuel moyen de 5h versus 34h (p 0, 00) Tableau II. L'indice de Barthel n'a présenté aucune différence significative entre les deux groupes (p 0, 806). Comparaison des performances de marche : l'évaluation de l'endurance de marche au 6MWT entre G CHUDB et G CHUSE a donné des performances qui ne diffèrent pas statiquement (303 115, 1 versus 275, 4 148, 8m ; p 0, 382). Seule la comparaison des performances au 6MWT entre les études Ben et Fra3 (303 115, 1 versus 182, 8 110, 4 ; p 0, 000) diffèrent statistiquement Tableau II. 90 Tableau I : Caractéristiques fonctionnelles, soins réadaptatifs et performances de marche des participants (N 126). Age (années) Genre Femmes Hommes IMC (Kg/m-2) Côté Hémiparésie Gauche Droit Type d'AVC Ischémique Hémorragique Temps Post-AVC (mois) Moy. Ec. 27 72 CHUDB CHUSE 54, 8 7, 3 57, 4 9, 7 10 17 26, 9 2, 5 25, 8 5, 2 19 8 6 4 12 5, 9 44 54 76 20 30, 6 39, 3 CHUDB 43 - 70 2 24, 8 0, 20 24, 8 Min - Max % CHUDB CHUSE 37 63 15, 1 6, 3 4, 8 3, 2 27, 3 72, 7 34, 9 42, 9 60, 3 15, 9 p-value* 0, 089 0, 225 0, 190 0, 055 0, 000 0, 004 CHUSE 25 - 78 1 - 275 CHUDB : Centre hospitalier Universitaire Départemental du Borgou (N1 27) CHUSE : Centre hospitalier Universitaire de Bellevue (N2 99) Moy : Moyenne Ec : Ecart-type Min : Minimum Max : Maximum IMC : Indice de Masse Corporelle * : test U de Mann Whitney pour Age et temps post-AVC ; test de Chi2 pour toutes les autres variables. 91 Tableau II : Caractéristiques fonctionnelles, soins de réadaptation et performance de marche des participants (N 126). Moy. Ec. Min - Max % CHUDB CHUSE CHUDB CHUSE CHUDB CHUSE p value* Soins de Réadaptation Oui/Non 17/10 99/0 63/37 100/0 0, 000 Nombre d'heures/mois 4, 5 6, 2 34, 4 18, 2 0 - 18 8 - 60 Indice de Barthel 6MWT (N 126) 89, 2 11, 1 88, 1 13, 1 303 115, 1 275, 4 148, 8 50 - 100 55 - 122 23 - 508 50 - 656 6MWT par Etude du CHUSE Fra1(N 27) Fra2(N 28) Fra3(N 18) Fra4(N 26) 350, 2 144, 7 280, 2 142, 2 182, 8 110, 4 256, 6 149, 3 65 - 656 65 - 550 50 - 380 25 - 353 0, 000 0, 806 0, 382 0, 169 0, 517 0, 003 0, 270 Moy : Moyenne Ec : Ecart-type Min : Minimum Max : Maximum MIF : Mesure de l'Indépendance fonctionnelle Départemental CHUSE (France) Fra 2 : Etude 2 du CHUSE (France) CHUSE : Centre hospitalier Universitaire de Bellevue (N2 99) CHUDB : Centre hospitalier Universitaire Ben : Etude du CHUDB (Bénin) Fra 1 : Etude 1 du Fra 4 : Etude 4 du CHUSE (France)* : test U de Mann Whitney du Borgou (N1 27) Fra 3 : Etude 3 du CHUSE (France) pour Indice de Barthel et 6MWT ; test de Chi2 pour toutes les autres variables 92 Comparaison des distributions des performances de marche : La comparaison des distributions des performances obtenues au 6MWT révèlent une grande variabilité de celles-ci sur l'ensemble des 4 études, d'o ont été inclus les participants du CHUB tandis que la tendance est plus ou moins centrée pour ceux provenant du CHUDB Figure 2. Ben : Etude du Borgou (Bénin) Fra 1 : Etude 1 du CHUSE (France) Fra 2 : Etude 2 du Fra 4 : Etude 4 du CHUSE (France) CHUSE (France) Fra 3 : Etude 3 du CHUSE (France) Figure 2 : Distribution de la performance de marche au 6MWT selon les études incluses. Il en est de même pour la distribution des performances de l'ensemble des données du G CHUSE comparé au G CHUDB avec des variations Minimum Maximum de : [50-656m] versus [23 508m] Figure 3 et 4. 93 CHUDB : Centre hospitalier Universitaire Départemental du Borgou CHUSE : Centre hospitalier Universitaire de Bellevue Figure 3 : Distribution de la performance de marche au 6MWT selon les centres de réadaptation. % N 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 [0-100] [100-200] [200-300] [300-400] [400-500] [500-600] [600-700] N% CHUDB N% CHUSE CHUDB : Centre hospitalier Universitaire Départemental du Borgou CHUSE : Centre hospitalier Universitaire de Bellevue Figure 4 : Répartition des performances au 6MWT selon les Modalités 94 Les caractéristiques des distributions indiquent une asymétrie vers la droite plus marquée pour G CHUSE (skewness 0, 02 versus 0, 27) Tableau III. Tableau III : Statistiques descriptives des distributions des deux sous-groupes selon les Catégories de performances de marche G CHUBD G CHUSE TOTAL (N 126) Moyenne Ecart-Type Variance Minimum Maximum Kurtosis Skewness 2, 11 0, 58 0, 33 1 3 0, 25 0, 02 1, 83 0, 78 0, 51 1 3 -1 0, 27 1, 89 0, 7 0, 48 1 3 -0, 91 0, 15 CHUDB : Centre hospitalier Universitaire Départemental du Borgou (N1 27) CHUSE : Centre hospitalier Universitaire de Bellevue (N2 99) Une comparaison de la distribution des performances selon les catégories de performance de marche au 6MWT : Mauvais Marcheur [0-200m], Bon Marcheur [200-400m] et Excellent Marcheur [400-700m] a donné une différence significative p 0, 032 (test de Chi2) Figure 5. CHUDB : Centre hospitalier Universitaire Départemental du Borgou (N1 27) CHUSE : Centre hospitalier Universitaire de Bellevue (N2 99) Figure 5 : Comparaison des distributions des deux sous-groupes selon les Catégories de performances de marche. 95 Corrélations et régressions linéaires avec les performances de marche au 6MWT : aucune corrélation n'a été observée pour l'âge, le Temps Post-AVC, le nombre d'heures mensuel de réadaptation et le côté de l'hémiparésie (p > 0, 05). Une forte corrélation positive a été notée entre les performances de 6MWT et de vitesse pour les études (rho de Spearman ; p) : Ben (0, 717 ; p 0, 000), Fra1 (0, 804 ; p 0, 000) et Fra3 (0, 853 ; p 0, 000) Tableau V. Tableau V : Etude des corrélations avec le 6MWT AGE G CHUDB G CHUSE Temps Post-AVC (mois) G CHUDB G CHUSE Nombre d'heures/mois (Réadaptation) G CHUDB G CHUSE Côté Hémiparésie G CHUDB G CHUSE Vitesse de marche Ben (10mWT) Fra1 (2 x 5mWT) Fra2 (2 x 5mWT) Fra3 (2 x 5mWT) Moyenne 54, 8 7, 3 57, 4 9, 7 12, 0 5, 90 30, 6 39, 3 4, 5 6, 2 34, 4 18, 8 0, 77 0, 27 0, 46 0, 15 1, 40 0, 60 1, 38 0, 68 6MWT rho -0, 136 -0, 167 -0, 059 -0, 044 0, 160 -0, 096 0, 162 -0, 17 0, 717 0, 804 0, 141 0, 853 p value 0, 498 0, 099 0, 774 0, 677 0, 487 0, 821 0, 419 0, 868 0, 000 0, 000 0, 521 0, 000 Ben : Etude du CHUDB (Bénin) Fra 1 : Etude 1 du CHUSE (France) CHUSE (France) Fra 3 : Etude 3 du CHUSE (France) Fra 2 : Etude 2 du Fra 4 : Etude 4 du CHUSE (France) 6MWT : Endurance de marche sur 6min Vitesse de marche sur 5m aller et retour 10mWT : Vitesse de marche sur 10m rho : corrélation de Spearman 2 x 5mWT : 96 Pour les études utilisées, les performances de marche au 6MWT s'expliquent par la vitesse de marche : dans 66, 8% des cas pour Ben (F 45, 6 ; p 0, 000) ; dans 21% des cas pour Fra1 (F 32, 15 ; p 0, 000) et dans 66, 4% des cas Fra3 (F 0, 46 ; p 0, 000) Tableau VI. Tableau VI : Régressions linéaires entre le 6MWT et le 10mWT des diverses études. Ben Fra1 Fra2 Fra3 Constante () Bêta R2 0, 815 0, 664 0, 817 0, 668 0, 146 0, 021 0, 896 0, 803 72, 36 -48, 02 249, 412 -18, 577 Significativité Variation de F 0, 000 0, 000 0, 506 0, 000 45, 552 32, 154 0, 457 61, 047 Ben : Etude du CHUDB (Bénin) Fra 2 : Etude 2 du CHUSE (France) 6MWT : Endurance de marche sur 6min Fra 1 : Etude 1 du CHUSE (France) Fra 3 : Etude 3 du CHUSE (France) 10mWT : Vitesse de marche sur 10m 2 x 5mWT : Vitesse de marche sur 5m aller et retour Discussion La présente étude avait pour objectif de comparer les performances de marche au 6MWT de patients hémiplégiques chroniques provenant d'un contexte de prise en charge économiquement limité à un autre développé. Elle a été réalisée avec des participants ayant subi une réadaptation post-AVC dans un hôpital du Bénin (G CHUBD) en comparaison à des données de patients pris en charge pour la même raison dans un hôpital français (G CHUSE). Malgré une légère tendance à l'augmentation de la performance au 6MWT en faveur du G CHUDB, aucune différence significative n'est notée entre groupes (303 115, 1 versus 275, 4 148, 8m ; p 0, 382). L'âge des participants G CHUDB (54, 8 7, 3 ans) est proche de la moyenne 57 10, 9 ans obtenue avec une étude antérieure sur la même population 55 et proche de l'âge moyen des AVC en Afrique subsaharienne 56. Cet âge était comparable à celui de G CHUSE dont la moyenne (57, 4 9, 7 ans) nettement inférieure à celle de l'âge moyen des AVC en France peut s'expliquer par le fait qu'il s'agit d'une étude réalisée dans un service Médecine Physique et Réadaptation adulte. Le test de marche de 6 minutes est un test prédicteur de l'aptitude de déambulation et de la condition physique après l'AVC 57. Les valeurs moyennes obtenues dans 97 la présente étude sont assez proches des 285 30m rapportées par une méta-analyse récente 58. D'autres travaux originaux ont obtenu des distances de : 183, 7 84, 4m ; 352 136m et 356, 6 132, 2m suite à des évaluations conduites avec le 6MWT sur des populations de caractéristiques (âge et ancienneté de l'AVC) semblables aux nôtres 59, 60, 57, 49. Toutes ces performances de marche renseignent sur une diminution de la capacité de marche en comparaison aux 499 m réalisés par des sujets sains avec le même outil d'évaluation 61. Cette réduction de performance est le résultat des dysfonctionnements de la motricité après l'AVC. Jorgensen et al. avaient montré dans une étude de suivi que 22% des patients de la cohorte n'avaient pu reprendre une activité de marche après le premier trimestre 62. D'autres études ont indiqué que 38% des survivants d'AVC peuvent reprendre la marche après le second semestre 63 et aussi 52 à 85% de ces derniers garderont une démarche déficiente 25, 26. En effet, la répercussion de l'AVC sur la marche se traduit par deux déficiences immédiates : la faible aptitude du survivant à déployer une force de contraction musculaire volontaire d'intensité normale pour tous les groupes musculaires et une mauvaise régulation de l'activité musculaire entrainant le développement de la spasticité et la modification des propriétés mécaniques de certains muscles 6467. Or, la marche résulte de la coordination de 4 actions : le maintien de la balance du tronc, des membres thoraciques et de la tête, le maintien du support des membres pelviens durant la phase d'appui, le survol du pied pendant la phase d'appui et l'apport d'énergie à chaque pas afin d'avancer 68. Ces 4 actions sont affectées en post-AVC et concourent à une baisse de la capacité de déambulation, à l'augmentation de son coût énergétique et au déconditionnement 6971, 64. Les valeurs moyennes de Barthel comparables et 88 renseignent sur le bon niveau de récupération des participants et justifient leur performance globale à la marche. L'âge comparable des deux populations conforte la thèse selon laquelle la récupération motrice est influencée par d'autres facteurs comme : la localisation et l'étendue de la lésion initiale ou par le type de soins de rééducation/réadaptation reçus au niveau de chaque centre durant la prise en charge. En effet, les performances au 6MWT sont légèrement en hausse dans le G CHUDB avec une distribution moins asymétrique que dans le G CHUSE qui a présenté des valeurs extrêmes (minimum et maximum) plus importantes ([23 508m] versus [50-656m]). Une différence significative est observée dans la distribution des performances de marche selon les catégories de marche (p 0, 032). Cette différence de distribution traduit pour G CHUBD : une concentration des performances autour de la moyenne avec des valeurs [minimale-maximale] 98 de marche entre 23-508m et pour G CHUSE un étalonnement des valeurs pour des performances comprises entre [50-656m]. En nous référant au parcours de soins, il est possible d'expliquer et de mieux interpréter cette différence de distribution. L'un des déterminants à prendre en compte est la participation aux soins de rééducation/réadaptation post-AVC, dans le contexte du Bénin versus France. En effet, la tendance centrée de la distribution du G CHUDB pourrait être associée à une prise en charge rééducative qui ne concernerait que certains survivants, dont peu de mauvais marcheurs avec un plateau de progression autour de 508m en 6min de marche. À l'opposé celle du G CHUSE renverrait à une population diversifiée dans la prise en charge impliquant des marcheurs pouvant atteindre 656m au 6MWT. Cette observation est confirmée par le volume horaire mensuel significativement différent consacré aux soins de réadaptation entre G CHUBD et G CHUSE (4, 5 6, 2 versus 34, 4 18, 2). La possibilité d'accès aux soins de rééducation/réadaptation est un facteur explicatif de cette différence. Cette étude a rapporté une différence significative (p 0, 000) entre le CHUSE et le CHUDB dans l'accès aux soins de réadaptation (100% versus 63%) et au volume horaire mensuel moyen consacré à ses soins (34h versus 5h). Dans la plupart des pays africains, et particulièrement au Bénin, les politiques en matière de prévention et de prise en charge des AVC, sont encore discrètes 72. Les soins sont coûteux alors que les revenus des populations sont faibles et il n'existe pas souvent de couverture sanitaire 72. Adoukonou et al. ont évalué le coût de la prise en charge des AVC en phase aige de la maladie (entre 2 et 14 jours) à 316810, 3 230774, 8 FCFA (environ 483 euros). Cette étude a été réalisée dans le plus grand hôpital de la région nord du Bénin (CHUDB) sur une population dont le revenu annuel par habitant était de 380 $ en 2013 (soit 338, 445 euros) 55. Dans la même étude, les soins de kinésithérapie ont coûté entre 15, 83 et 30, 4 euros pour 34 patients survivants sur 78 initialement inclus. Aucune donnée n'existe, à notre connaissance, sur le coût réel de la rééducation/réadaptation des AVC chroniques dans le contexte béninois. Ces quelques chiffres montrent la difficulté d'accès aux soins de rééducation/réadaptation que peuvent rencontrer les patients béninois survivants d'AVC. Une étude récente a montré qu'en 2015, dans les pays développés, le coût mensuel des soins post-AVC était plus élevé aux États-Unis 4850 $US (4325, 50 euros) avec une moyenne de 1125 $USD (1003. 42 euros) en France 73. La forte implication de l'État, l'existence de filières de soins AVC, la couverture maladie universelle et les assurances maladies permettent de couvrir cette charge et les nombreuses formations spécialisées dans la réadaptation rendent plus favorable l'accessibilité d'un plus grand nombre d'hémiparétiques aux soins de réadaptation et en améliorent les résultats 13, 74. 99 La comparaison des coûts des soins de réadaptation post-AVC entre les études de Adoukonou et al. 55 et Rajsic et al. 73 révèle une différence de coût qui traduit l'accès limité des survivants d'AVC aux soins dans le contexte béninois. À cet effet, Niama Natta et al. avaient déjà observé que les patients qui viennent à l'hôpital bénéficient de très peu de séances de rééducation 75. Au Bénin, une étude récente avait rapporté une récupération motrice estimée à 50% des capacités après l'AVC grâce à un suivi de 6 mois, sur un échantillon de 68 patients. Ces derniers, durant le suivi, avaient 3-5 séances de kinésithérapie par semaine sur le premier trimestre et 2 séances hebdomadaires au second trimestre. Chaque séance de kinésithérapie durait 45 - 60min. Les auteurs avaient indiqué le jeune âge des patients (60 9 ans) comme l'un des facteurs importants de cette récupération 76. L'analyse de corrélation a permis de ressortir la bonne et forte corrélation entre le 6MWT et 10mWT quelles que soient les études incluses sauf pour l'étude Fra2. Ainsi, pour toutes les études (sauf Fra2), il est possible de prédire les valeurs du 6MWT en utilisant une équation impliquant la vitesse de marche : 6MWT x 10mWT. Les résultats obtenus au 6MWT dans cette étude indiquent qu'avec moins de soins de réadaptation les survivants d'AVC du Borgou présentent presque les mêmes capacités de marche que ceux de Saint-Étienne avec des différences individuelles en faveur de ces derniers. Cependant, cette étude porte certaines limites qu'il faut ressortir. La population étudiée représente 37% des patients ayant eu un AVC initialement pris en charge au CHUDB sur la période d'étude. Il est possible que des biais d'inclusion liés à l'environnement particulier des études sur les AVC, en Afrique (absence de registres, registres incomplets, difficultés d'accès aux patients, manque d'adressage des rues 21) et dans le cas spécifique de cette étude (absence des patients au rendez-vous de collecte des données) aient pu favoriser une sélection spécifique de patients. Par ailleurs, cette étude n'a pas investigué sur les aspects cliniques en rapport avec les caractéristiques de l'AVC (localisation, étendue et degré initial de la parésie à l'hospitalisation) et reconnues comme prédicteurs du niveau de récupération motrice 77. De même, l'idéal aurait été d'évaluer les contenus des séances de rééducation/réadaptation ainsi que les protocoles de soins. Ce dernier aspect n'a pu être abordé pour des questions évoquées plus haut et en particulier celle de l'archivage des données. Ce défaut d'archivage des données a limité l'utilisation optimale des échelles fonctionnelles. Enfin, la disparité entre la phase de l'AVC (subaigu et chronique) et le déséquilibre de la taille des deux groupes sont des données à prendre en compte dans l'interprétation des résultats. Malgré ces limites, cette étude indique 100 que la participation des patients hémiplégiques aux soins de réadaptation améliore leurs performances de marche et les rend plus aptes à évoluer dans divers environnements. Conclusion Cette étude montre que les disparités entre continents pour les AVC, s'étendent aussi sur la capacité de prise en charge de rééducation/réadaptation des patients hémiplégiques. Malgré les moyens modestes dont dispose le personnel hospitalier au Bénin, ils consentent au quotidien des efforts pour améliorer l'autonomie de marche du patient hémiplégique. Ces efforts sont limités par le faible niveau de vie des populations et l'absence de politique pour inciter à une plus grande participation aux soins de rééducation/réadaptation (absence de couverture sanitaire universelle par exemple). La mise en place de telles mesures favoriserait, comme c'est le cas en Europe et en France, une réduction de la dépendance due aux AVC. En attendant, une orientation de ces patients vers la prise en charge communautaire et la mise en place de politiques visant à pratiquer des activités physiques adaptées permettrait certainement d'améliorer la qualité de vie des survivants d'AVC au Bénin et en Afrique. Conflits d'intérêts Les auteurs déclarent n'avoir aucun conflit d'intérêts. Contributions des auteurs Tous les auteurs ont participé à la conception de l'étude, au recueil des données, à leur traitement et à leur interprétation. Remerciements Les auteurs remercient les Centres Hospitaliers Universitaires de Bellevue (France) et Départemental du Borgou (Bénin) pour avoir permis le déroulement de cette étude. Ils témoignent leurs gratitudes à l'ensemble des patients qui volontairement y ont pris part. Références 1. The possibilities and challenges of Rehabilitation 2030 : a call for action by the World Health Organization : a unique opportunity not to be missed. - PubMed - NCBI. Accessed June 6, 2019. 2. The World Health Organization Rehabilitation 2030 : a call for action. - PubMed - NCBI. Accessed June 6, 2019. 101 3. Feigin VL, Abajobir AA, Abate KH, et al. Global, regional, and national burden of neurological disorders during 19902015 : a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2015. The Lancet Neurology. 2017 ; 16(11) : 877-897. doi : 10. 1016/S1474- 4422(17)30299-5 4. Feigin VL, Lawes CM, Bennett DA, Barker-Collo SL, Parag V. 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Telephone number : 334 77 12 77 57 Email : etienne. ojardias@chu-st-etienne. fr ; etienne. ojardias@univ-st-etienne. fr 109 Abstract Objective : To evaluate the effect of a single session of tDCS over the primary motor cortex of the lower limb (M1-LL) versus placebo on the walking performance in chronic hemiplegic patients. Patients and Methods : randomized, cross-over, double-blind study. 18 patients with initially complete hemiplegia, and post-stroke delay > 6 months were included. Each patient received a single session of anodal stimulation (2 mA, 20 minutes) over M1-LL (a-tDCS condition) and a pseudo-stimulation session (SHAM condition). The order of the two sessions was randomly assigned, with a 11-day interval between the two sessions. The anodal electrode was centered on the hotspot identified with TMS. The cathode was placed above the contralesional orbitofrontal cortex. Walking performance were evaluated with the Wade test and the 6-minute walk test (6MWT), gait parameters with GAITRite and balance with posturography. These tests were performed during and one hour after the stimulation. Baseline assessments were performed the day before and 10 days after each session. Results : The comparison between the 6MWT under a-tDCS versus SHAM conditions demonstrated a non-significant positive effect of the stimulation by 15% during stimulation (p 0. 360) and a significant positive effect of 25% one hour after stimulation (p 0. 038). No significant differences were observed for the other evaluations. Discussion : These results showed a significant positive effect of a single session of anodal tDCS of the M1-LL in chronic hemiplegic patients. This proof-of-concept study supports the conduct of clinical studies evaluating the effectiveness of a walking training program associated with iterative tDCS stimulation. Key words : tDCS, hemiplegia, stroke, walking, Neurostimulation ; 110 Introduction Stroke is the third cause of years of life lost (YLL) and the number of stroke survivors is still increasing, with a worldwide impact of 3 million years lived with disability (YLDs) in 2015 1 3. One of the main causes of disability is gait disorder4. Although 70 to 80 % of patients recover the ability to walk after stroke4, 5, sequelae like reduced walking speed, balance disturbance or falls, impact daily living activities and return home5. New techniques in neurorehabilitation such as Non-Invasive Brain Stimulation (NIBS) can help to improve motor recovery after stroke6, 7. Among these techniques, transcranial Direct Current Stimulation (tDCS) showed encouraging results regarding the enhancement of motor recovery for post stroke patients in rehabilitation8. Extensive research has been conducted to investigate the effects of tDCS on the upper limb 7, 9, but few studies have evaluated its effects on the lower limb (LL)5. Stimulation of the lower limb motor cortex (M1-LL) increases motor evoked potential (MEP) amplitude of the lower limb muscles in healthy subjects10, 11. The feasibility of M1-LL stimulation for motor recovery after stroke was lately evaluated 1218. Positive effects of tDCS were observed on paretic quadriceps force, on motor control of the paretic ankle 1214, 18, postural control 13, 17, 19, gait performance (Timed Up and Go)15 and suggest some improvement of the lower limb Fugl-Meyer Assessment and lower limb motricity index16. These various results suggest that tDCS could be of potential interest for gait rehabilitation following stroke but the effects of tDCS on gait parameters such as speed or endurance remain unknown. As a first approach, such stimulation should be evaluated on stable patients at a chronic stage, considering that motor recovery and gait capacities have reached a plateau 4, 20. In the present study, a crossover design was implemented to minimize the effect of inter- individual variability21 and to facilitate intra-individual comparison in a small size sample 22. The aim of this study was to evaluate the effects of a single anodal stimulation versus SHAM stimulation (placebo) on quantitative gait parameters (speed, endurance) in chronic hemiplegic patients (at least 6 months). Balance and gait symmetry parameters were additionally evaluated as explanatory variables. 111 Methods Study design The investigation took place between January 2014 and April 2015 in the Department of Adult Physical Medicine and Rehabilitation (PM&R) of the University Hospital and in the Inter- University Laboratory of Human Movement Biology (LIBM) in Saint Etienne (France). To the authors' knowledge, no data were found in the literature to calculate the power of the effect. Thus, a two-step design (Gehan method) was used to determine the sample size of the study24. Following this method, at least 17 patients had to take part in the study to observe an effect of 10% with a error of 5%. To avoid confounding factors and to facilitate small design trial, a crossover study was conducted. Each patient received a real tDCS stimulation (a-tDCS) and a placebo stimulation (SHAM-tDCS). The order of the stimulations (a-tDCS or SHAM-tDCS) was randomized with MATLAB (Mathworks Natick software, USA). Both stimulations were performed thanks to the Eldith DC-Stimulator Plus device (NeuroConn Gmbh, Ilmenau, Germany). The study mode of this device offered the possibility to blind the conditions (a- tDCS or SHAM-tDCS) for the experimenters and patients by the use of stimulation codes provided by the randomization software 25. A one-week washout was observed between the two sessions (i. e. time between the two sessions of tDCS), this duration being considered as long enough to avoid inteferences26. Considering the possibility that some patients might drop out early, difficulties with tDCS stimulation or evaluation tests, additional patients could be included in the study. The study was approved by the local institutional review board and conducted in compliance with the Declaration of Helsinki23. Signed informed consent was obtained from each participant before his/her inclusion in the study. EudraCT number : 2009- A01244-53 Participants Among the 94 patients screened from the database of the PM&R department, 20 were included in the study. Hemiplegic patients (initially complete hemiplegia) had a first stroke before the previous past 6 months. They were between 18 and 75 years old, could walk more than ten meters and were able to make an about-turn without any assistance. Patients with contraindications to magnetic resonance imaging (MRI) or tDCS (such as metallic implants, active implantable medical devices), neurological diseases other than their first stroke, or 112 serious medical comorbidity (cardiac, renal or respiratory failure, active neoplasia) were excluded. Moreover, pregnant women were not being part in the study. Among the 20 patients included in the study, two dropped out, one because of painful knee arthrosis and the other one because of a lack of motivation. In total, 18 hemiplegic patients (6 females/12 males, mean age 57. 43. 6 years), whose stroke occurred 4817 months before their inclusion, were considered for statistical analysis (Figure 1). Figure 1 : Flow chart Among these participants, 83% had ischaemic strokes, 44% had subcortical lesions and 61% had right-sided impairment (Table 1). 113 Table 1 : Description of population Patient 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Mean Proportion n (%) Age (years) Time since stroke (months) Etiology Hemiparetic side Location S/G/C 51 53 61 57 57 59 52 62 51 54 44 56 58 74 71 66 48 59 57. 4 23 50 65 84 16 34 38 99 128 16 28 17 12 19 25 35 53 118 I R S I I I I H I I L L R L R L L S G G C S G G G I H I I R R R R R R R L R I H I I S S G S C S I I L S C G 48 NA NA NA C : cortical ; G : global (cortical and subcortical) ; H : hemorragic ; I : ischemic ; L : left ; NA : not available data ; R : right ; S : subcortical. NA NA 15/3 (83/17) 11/7 (61/39) 8/7/3 (44/39/17) 114 Protocol The complete protocol was performed in 22 days and consisted of 5 visits : - 3 evaluation visits : the patients performed the evaluation tests without tDCS. First at the inclusion visit (V0), then ten days (V2) and finally 22 days after the inclusion (V4). - 2 stimulation visits (2 days and 11 days after the inclusion) : during these sessions, the patients performed the tests with stimulation (a-tDCS or SHAM-tDCS). During the 20 minutes of stimulation, patients were evaluated for all the gait and balance tests (V1 or V3). All the tests were repeated one hour later (V1 1h or V3 1h). This protocol is summarized in Figure 2. a) and the evaluation sessions (Figure 2. b) are described in a following part. Abbreviations : SHAM : stimulation visit with placebo ; STIM : stimulation visit with anodal tDCS. Figure 2. Protocol 115 Hotspot determination Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) was used to find the hotspot location on the paretic quadriceps by decreasing the stimulation intensity from 60% to 30% of the Maximal Stimulation Output (MSO) of a Magstim 200 device (Magstim Company Limited, Whitland, Great Britain) with a double cone coil. The patient was sitting at rest. An electromyogram (EMG, 8 channels, Medtronic, France) was used to detect the signal. Active and reference electrodes were placed on the belly of the vastus medialis of the paretic quadriceps. The ground electrode was on the bony part of the homolateral ankle. The hotspot location was measured as its distance to the nasion along the inter-hemispheric line. If no MEP was detected at 60% MSO, the nasion-M1 distance was estimated using the brain MRI (patient n11). tDCS tDCS was delivered using a direct current stimulator (Eldith DC-Stimulator Plus, Neurconn society, IImenau, Germany) via a 25 cm2 saline soaked sponge anode located over the leg area of M1 at the location of the hotspot. The reference cathode (25cm2) was placed on the forehead above the contralateral orbit. During the tDCS session, the current was delivered for 20 minutes at 2mA corresponding to a density of 0. 08mA/cm2 ; the safety and efficiency of these parameters had already been proven in previous studies28, 29. The same procedure was used for the SHAM session, but the current was only delivered for the first 30 seconds to reproduce the tingling effect of real tDCS. The electrodes were also kept in place so that participants didn't know which stimulation they were receiving so that the double-blind condition was respected28. Gait evaluation Two gait evaluations were performed : the Wade test for gait speed measurement and the 6 Minute Walk Test (6MWT) for endurance evaluation. During the Wade test, patients had to walk ten meters and return as quickly as possible24. Patients turned around at a line and were allowed to use walking aids. The results presented for this test are the mean performances of two consecutive evaluations. The walking speed was calculated by dividing the distance by the time taken. The 6MWT consisted of measuring the distance covered walking around a 72-meter long flat loop track during 6 minutes. Step length and symmetry were assessed using a gait analysis system (GAITRite, 9 meters length, Biometrics SA). Balance was evaluated with the feet together in eyes-open and eyes- closed conditions during a quiet stance of 30 seconds for each condition. Recording was 116 repeated twice with a posturography platform (200Hz frequency ; Winposturo, Medicapteurs, France) measuring the excursion of the center of pressure (COP) and the COP trajectory length. Statistical analysis For the wade test and the 6MWT, the normality of the distribution of the raw data was confirmed with the Shapiro-Wilk test. Parametric statistics were then used for raw data. A repeated measure ANOVA was performed on raw data (6MWT and Wade test) with XLSTAT software. A significant group effect (group starting with placebo stimulation versus starting with STIM) was observed, as well as a time effect (learning effect) (Figure 3). To remove these differences between the two groups, patients' performances were scaled on a 0 to 100 range of progression, 0 being the baseline performance (at V0) and 100 being the maximum performance increase for the patient : Scaled Performance (i) (Performance (i) - baseline performance) / (maximal performance minimal performance) The analysis focused on the progression between groups (i. e group SHAM-tDCS or a-tDCS), not the progression due the repetition of the tests (differences of performance between subjects who started with SHAM-tDCS or a-tDCS condition). Thus, statistical corrections were made to remove this learning effect. The progression trend over time was computed as the mean performances of all patients at the 3 evaluation sessions (V0, V2, and V4) (Figure 3). Finally, this bi-linear progression trend (performance as a function of time) was subtracted from patients' performances (Figure 5). Stimulation effect was computed as the difference between the performance during or one hour after the stimulation session and the performance at the baseline evaluation. (Figure 5). All mean results are given with their standard error and all bar graphs represent the mean value and the 95% confidence interval. Detrended data were tested as not normally distributed. Consequently, figure 6 shows the detrended medians and a non- parametric statistical analysis (Wilcoxon paired test) was carried out to compare the detrended variables. The same method was used for Wade test. The significance level was defined at p 0. 05. MATLAB (Mathworks Natick, USA) was used for the statistical analysis. After checking the normal distribution with the Shapiro-Wilk test, the effect of a-tDCS on postural evaluations (excursion of the center of pressure, trajectory length of center of pressure) and GAITrite evaluations (step length and duration) was assessed with a t-test. A repeated measure ANOVA 117 was also performed on raw data with XLSTAT software. The mean value and 95% confidence interval were also estimated for each of these parameters. Results A good tolerance of the stimulation associated with the gait tests was observed. Minor effects were reportedby 2 patients : headache (patient n9) and transient fatigue (patient n11). Mean performances for Wade test and 6MWT were respectively 0. 86 0. 22 meters per seconds and 335 70 meters. Independently of the condition of stimulation, a continuous improvement of participants' performances was observed between the first and the last evaluation for both tests (i. e. learning effect) : 21. 3 8. 7% for Wade test and 18. 3 5. 7% for 6MWT (figure 3 and figure 4). This learning effect was confirmed with a repeated measure ANOVA (rm-ANOVA) which showed significant time effect (F (4, 116) 25, p < 0, 0001 for the 6MWT and F (4, 116) 18, p < 0, 0001 for the Wade test). An additional group effect was also noticed (F (1, 116) 15, p< 0. 0001 for the 6MWT and F (1, 116) 13, p < 0. 0001 for the Wade test). Abbreviations : 6MWT : 6 minutes walking test ; m : meters ; V0 : Visit 0 ; V1 1 h, Visit 1, evaluation test with 1- hour rest after the stimulation ; the black line represents the mean value and 95% confidence interval Figure 3 : Mean progression of patients during 6MWT. 118 Abbreviations : m/s : meter per seconds ; V0 : Visit 0 ; V1 1 h : Visit 1, evaluation test with 1-hour rest after the stimulation ; the black line represents the mean value and 95% confidence interval Figure 4 : Mean progression of patients during Wade test. 119 Regarding the 6MWT performances and the Wade test, the effect of a-tDCS or SHAM-tDCS was evaluated as the difference between the performance during or one hour after the stimulation and the performance at the baseline evaluation (V0 or V2 according to the order of the stimulation) figure5 and figure 6. Abbreviations : 0 : baseline performance ; 100 : maximum performance increased for the patient ; V0 : Visit 0 ; V1 1 h : Visit 1, evaluation test with 1-hour rest after the stimulation. Figure 5 : Mean patients' performances for 6MWT scaled to a 0100 range of progression (plain line) and mean progression trend at the three evaluation sessions (dotted line). 120 Abbreviations : 0 : baseline performance ; 100 : maximum performance increase for the patient ; V0 : Visit 0 ; V1 1 h : Visit 1, evaluation test with one hour rest after the stimulation ; gray line is the median progression of all patients after subtracting the median progression trend at the three evaluation sessions (V0, V2, and V4). The gray line represents the median with the first and third quartiles. Figure 5. Patient's performances during 6MWT after subtracting the bilinear progression. 121 Wilcoxon paired tests on the detrended data revealed a non-significant difference between a- TDCS and SHAM-tDCS effects during stimulation ( 15%, p 0. 360) and a significant positive difference one hour after the stimulation ( 25%, p 0. 038) (Figure 7). For the Wade test, the same comparisons on the detrended data showed non-significant differences ( 19. 6% p 0. 11 during stimulation and 12. 1% p 0. 23 one hour post stimulation) (Figure 8). Description : * : significant level, p 0. 05 ; gray bar plot corresponds to the session under placebo stimulation ; white bar plot corresponds to the session under anodal tDCS stimulation ; the black line represents the 95% confidence interval. Figure 7 : Comparison of the effect of a-tDCS and SHAM-tDCS conditions on 6MWT performance with Wilcoxon test. 122 Description : gray bar plot corresponds to the session under placebo stimulation ; white bar plot corresponds to the session under anodal tDCS stimulation ; the black line represents the 95% confidence interval. Figure 8 : Comparison of the effect of a-tDCS and SHAM-tDCS conditions on the Wade test performance with Wilcoxon test. The analysis of posturography (16 patients) and GAITRite (14 patients) with ANOVA for repeated measures showed insignificant group or time effect (excursion of COP : F(4, 81) 0, p 1 ; trajectory length of COP : F(4, 81) 0. 3 ; step length GAITRITE : F(4, 53) < 1. 5, p > 0. 5 ; step duration GAITRITE : F (4, 53) 0, p 1). T-test on the raw data showed insignificant effect of a-tDCS versus SHAM-tDCS for all posturography and GAITRite evaluated parameters (table 2 and 3). 123 Table 2. Results of Balance Assessment. Mean SD [Minimum-Maximum] Progression Excursion of COP EO (mm2) 56. 3 34. 2 [5. 5-149. 3] a-tDCS (%) SD -11. 4 78. 5 Progression SHAM (%) SD 11. 1 32. 1 Excursion of COP EC (mm2) 56. 3 34. 1 [7. 8-149. 2] -4. 3 62. 3 3. 7 32. 6 COP trajectory length EO (mm) 556. 0 405. 2 [161. 5-2068. 5] -52. 6 164. 6 -37. 4 91. 4 COP trajectory length EC (mm) 815. 8 522. 0 [195. 8-3023. 4] -40. 5 167. 2 -22. 4 90. 0 a-tDCS : anodal tDCS ; COP : center of pressure ; EC : eyes closed condition ; EO : eyes open condition ; mm : millimeter ; p-value : significant difference p < 0. 05 ; SD : standard deviation ; SHAM : placebo stimulation. p-value 0. 32 0. 67 0. 76 0. 72 124 Table 3. Results of the GAITRite Assessment. Mean SD [Minimum-Maximum] Step time difference (s) 0. 2 0. 16 Step length difference (cm) 8. 0 5. 3 [0. 01-0. 7] [1. 2-25. 8] Progression a-tDCS (%) SD 3. 0 29. 3 Progression SHAM (%) SD 14. 0 28. 5 8. 6 47. 5 8. 3 40. 0 p-value 0. 15 0. 21 a-tDCS : anodal tDCS ; cm : centimeter ; p-value : significant difference p < 0. 05 ; s : seconds ; SD : standard deviation ; SHAM : placebo stimulation. 125 Discussion This study revealed a positive effect of anodal tDCS centered on the ipsilesional M1 of the lower limb (M1-LL) on gait performance of chronic hemiplegic patients. This effect was significant for endurance performances one hour after the stimulation ( 25%, p 0. 038). A positive but non-significant effect was also observed for the Wade test ( 19. 6% p 0. 11 per stim and 12. 1% p 0. 23 1h post stimulation). These results are the first proof of a beneficial effect of anodal tDCS on gait endurance. They complement the demonstration by Tahtis et al. of an improvement of the Time Up and Go test (TUG) immediately following bi-hemispheric stimulation (2mA, 15 minutes) in subacute stroke patients16. The potential mechanisms underlying the improvement of gait performances induced by tDCS applied to M1-LL remain mainly speculative. Even though an effect on balance and muscle strength was observed in some studies13, 14, 17, no correlations between balance, gait function and force improvement have been demonstrated for now12, 13, 16. As large electrodes were used for the stimulation (5x5cm in this study), tDCS delivered a non-focal stimulation over several adjacent cortical areas especially on M1, the primary sensory cortex and the supplementary motor area (SMA). Previous fMRI studies, focused on the upper limb in stroke patients, concluded on a global action of tDCS on the sensorimotor network, including an increased excitability, changes in connectivity within the sensorimotor network of the affected side, and changes in the interhemispheric balance25. An fMRI study on healthy subjects who underwent 4 sessions of anodal tDCS on M1-LL demonstrated increased activations after anodal tDCS (pre-post comparison and versus SHAM stimulation) regarding a large bilateral sensorimotor network (anterior cingulate gyrus, SMA and somatosensory cortices)26. This transient overactivity of the sensorimotor network could support the improved gait endurance and possibly higher gait speed15. The positive effect of tDCS was larger and statistically significant one hour after stimulation compared to during stimulation. The mechanism of action of anodal tDCS is based on the depolarization of the neuronal membrane which increases the neuronal excitability27. The duration of this effect correlates with the duration of the tDCS stimulation, lasting up to 90 minutes for a 20 minutes stimulation of the upper limb M1 area6, 28. Specifically for the lower limb, anodal stimulation was shown to induce significant cortical excitability 20 minutes after the end of the stimulation which last until 60 minutes post-stimulation 29. In the present study, the positive effect on gait endurance concerns chronic stroke patients and may not evidently extend to subacute stroke patients. Similar to our results, Danzl et al. used 126 anodal tDCS on M1-LL and robotic gait training (12 sessions) and found significant enhancement of gait parameters (10MWT or TUG)30. In contrast, Leon et al combining anodal tDCS on M1-LL and gait robotic training (20 sessions) found no significant differences in subacute stroke patients31. This negative result may be related to the very low gait performance at a subacute stage (gait speed m/s in Leon et al vs 0. 86m/s in the present study). The present results also concern anodal tDCS and may not extend to alternative methods like bi-cephalic stimulation or tRNS. Although bi-hemispheric tDCS showed promising results on the upper limb for stroke patients32, the median position of M1-LL implies a juxtaposition of both electrodes, which can prevent the current to reach the deep position of M1-LL. Therefore, a cautious approach was taken during this study. Studies should be conducted in stroke patients to compare the effectiveness of anodal, bi-hemispheric tDCS and tRNS 29. Our sample of patients exhibits a large variability in walking performances and in the effect of tDCS on these performances. This variability was observed in numerous tDCS studies14, 17, 28 but we also noticed a large progression across the 7 repetitions of gait test. This continuous increase was not previously reported and was hence unexpected. In contrast, one study reported a stable single test-retest performance in stroke patients regarding the 6MWT 33. In this study, the test-retest interval was 30 minutes, shorter than the one-hour rest period of this study. As recommended by the American Thoracic Society (ATS)34, a longer inter-test rest period prevents fatigue between two tests. In our study, the conditions of the 6MWT and Wade tests such as fixed starting point and regular spatial references may impact the linear improvement of the patients performances20, 34. The high number of repetitions could also unmask this learning effect. Repetitive gait tests should hence be used with caution in stroke patients. Regarding gait analysis and balance, we found no significant changes in explanatory variables that could explain the improvement in endurance one hour after the stimulation. To the authors' knowledge, only one previous study reported a significant improvement of balance parameters after anodal stimulation of M1-LL in stroke patients14. Other studies observed a negative effect of tDCS on balance16, 17. An effect on balance may require more specific stimulation of cortical areas implied in balance control (e. g. inferior parietal areas) or the cerebellum3133. The transient modulation induced by a single 20minutes stimulation session may also be too short to evoke a significant improvement of gait parameters such as gait symmetry17. Such improvement may require multiple tDCS sessions coupled with intensive gait training35. 127 Conclusion The main purpose of this study conducted on a small sample was to demonstrate that a minimal 10% positive effect of tDCS, considered as clinically relevant, was required to conclude that further larger clinical studies should be conducted36. This study reached its purpose, with a significant effect of 25% regarding the 6MWT (one-hour post-stimulation). An insignificant effect size of 20% regarding the Wade test was also observed. Further studies should be carried out to demonstrate a clinical benefit. They should combine motor training program with repeated tDCS37, 38. Authorship Statement All authors designed and conducted the study, including patient recruitment, data collection, and data analysis. Dr. E. Ojardias prepared the manuscript draft with important intellectual input from F. Chassagne, O. Azé, and Pr. Giraux and provided funding for editorial support. Dr E. Ojardias and F. Chassagne, O. Azé, and Pr. Giraux had complete access to the study data. We would like to thank Dr. D. Rimaud and M. Rimaud for their editorial support during preparation of this manuscript. Bibliography 1. WHO WHO. Accessed August 17, 2017. Statistics Health World 2014. | 2. WHO Accessed December 18, 2017. 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Aze1, 2, Pascal Giraux 1, 3, Diana Rimaud1, 3, Gaétan Aubert1, Analle Roche1, Agnès Condemine1, 3, Isabelle Fayolle-Minon1, 3, Caroline Voiry1, 3, Bérénice Zagorda1, 3, Etienne Ojardias1, 3. 1- Univ Lyon, UJM-Saint-Etienne, Laboratoire Interuniversitaire de Biologie de la Motricité, EA 7424, F-42023, SAINT-ETIENNE, France 2- Laboratoire de Biomécanique et de Performance (LABioP), Institut national de la Jeunesse de l'Education physique et du Sport/Université d'Abomey-Calavi (INJEPS/UAC), 01 BP 169, PORTO- NOVO, Bénin 3- Service MPR adulte, Hôpital Bellevue, CHU de Saint Etienne, F-42055, SAINT-ETIENNE, France Auteur correspondant : aze oscar@yahoo. fr 133 Résumé Contexte et objectifs : Les programmes d'entranement physique ont montré une amélioration limitée de la capacité de marche après un AVC. Une réadaptation associant une intervention centrale, cardio-vasculaire et périphérique fonctionnelle peut améliorer la motricité, en particulier la locomotion. Pour ce faire, nous avons conçu un programme d'entranement aérobie couplé à une stimulation corticale par tDCS pour des patients hémiplégiques ayant subi un AVC. Le premier objectif était d'évaluer la faisabilité et la tolérance de ce programme et deuxièmement, ses effets sur les performances de la marche. Méthodes : cette étude a été réalisée sur 9 patients présentant une hémiplégie initialement complète due à un premier AVC (âge : 62, 9 10 ans, durée post-AVC : 4, 9 3, 5 mois). Ils ont été soumis à un programme d'entranement 3 fois par semaine (18 séances) comprenant : 20min d'entranement sur cycloergomètre combiné à une stimulation tDCS anodale (2 mA, 20min) appliquée sur la zone motrice ipsilésionnelle des membres inférieurs et 20 min de marche sur un tapis roulant permettant un allègement du poids corporel. La tolérance et les effets indésirables (EI) ont été recueillis au moyen d'un questionnaire rempli après chaque session. Un test de marche de 10 mètres (10MWT) et un test de marche de 6 minutes (6MWT) ont permis de faire les évaluations avant et à la fin du programme. Résultats : 7 patients sur 9 ont achevé le programme d'entranement sans effet indésirable (EI) majeur. 27% des séances étaient associées à un EI mineur : picotements, des maux de tête et des rougeurs cutanées sous les électrodes. La performance de marche a été améliorée pour le 6MWT et 10MWT sans différence significative (p > 0, 05) entre les valeurs de début et de fin du programme (effet moyen 5% et 5, 7% respectivement). Conclusion : cette étude de faisabilité illustre la bonne tolérance d'un programme d'entranement aérobie combiné à la tDCS, suivi d'un entranement locomoteur par les patients ayant subi un AVC. Une étude prospective, contrôlée avec un suivi, menée sur une plus grande population d'hémiplégiques quantifiera mieux l'impact de ce programme sur la capacité de marche de cette cible. Mots clés : Accident vasculaire cérébral, stimulation transcrânienne en courant continu, marche, entranement aérobie. 134 Abstract Context and objectives : The physical training program shows a limited walking capacity after stroke. A central, cardiovascular and peripheric functional intervention associated to a rehabilitation, may fix the mobility and particularly the locomotion. We conceived an aerobic training program with tDCS cortical stimulation for hemiplegic patients with stroke. The first goal was to evaluate the feasibility and the tolerance of the program and secondly his effects on a walking performance. Methods : this study has been realized with 9 patients initially with incomplete hemiplegic due to a stroke age (62, 9 - 10 years), post stroke period : (4, 9 - 3, 5 months). They were submitted to a training program about three times per week 18 sessions with : 20 minutes training on cyclo ergometers and anodal tDCS stimulation (2mA, 20 min) applied on the ipelesional mobility part of the inferior's member and 20min walking on walkway to lighten the body weight. The tolerance and the effects were collected with questioners fill after each training session. A 10 meters walking test (10MWT) and 6 minutes walking test (6MWT) helps to evaluate before and after the program. Results : 7 patients out of 9 achieved the training program without major undesirable effects. 27% of each session were associated to minor undesirable effect : itching, headache. The walking performance has been fixed for 6MWT et 10MWT without significant difference (0, 05) between the beginning and the end of the program values ( 5% and 5, 7%). Conclusion : The feasibility study shows a good tolerance of aerobic training program associated with tDCS and locomotors training with stroke patients. A prospective study, with a biggest population of hemiplegia will proof more impact on the walking performance of this target. Key words : Stroke, walking, aerobic training, transcranial direct current stimulation. 135 Introduction L'accident vasculaire cérébral (AVC) est l'une des principales causes de déficiences motrices dans le monde 1, 2. La réadaptation de la marche est l'un des principaux objectifs en raison de son impact positif dans la réalisation des activités de vie quotidienne et sur l'intégration sociale 3. L'approche rééducative traditionnelle (basée sur la physiothérapie, le renforcement musculaire et la thérapie par l'exercice) a montré son faible impact dans l'amélioration de la capacité aérobie souvent citée comme l'une des causes fondamentales de la faible aptitude de déambulation des survivants d'AVC 4. Au nombre des techniques de rééducation spécifique utilisées en réadaptation de l'hémiplégique figure la prise en charge du déconditionnement cardio-vasculaire qui présente un intérêt par son effet positif sur la réduction des facteurs de risque (cardio-vasculaire et respiratoire), l'amélioration des capacités à l'effort et ainsi à la marche et à l'autonomie avec un retentissement sur la qualité de vie 57. Il y figure aussi l'entranement fonctionnel à la marche sur tapis roulant avec ou sans suspension de masse corporelle 8. Cette dernière met en œuvre le principe de répétitions de la tâche et favorise un travail conscient orienté à une haute fréquence 9. La possibilité d'utilisation du système d'allègement du poids corporel associé au tapis roulant favorise un meilleur contrôle des contraintes (perturbation de l'équilibre, manque de confiance) et optimise l'entranement de la marche 10. Cet apprentissage moteur semble montrer de meilleurs résultats en ce qui concerne la récupération fonctionnelle de la marche comparée aux techniques de rééducation au sol avec des effets divergents sur les paramètres comme l'endurance et la vitesse de marche 11. Depuis quelques années, les recherches cliniques s'appuient aussi sur des techniques innovantes de stimulation cérébrale surtout non invasive (NIBS) en vue d'améliorer la récupération motrice (6). L'utilisation de nouvelles stratégies d'entranement moteur basées sur la stimulation transcrânienne à courant continu (tDCS) pour faciliter la neuroplasticité est intéressante 12. L'exploitation de cette technique émergente de réadaptation a montré son efficacité dans la restauration des troubles cognitif et fonctionnel consécutifs à l'AVC 13. La démonstration de sa capacité à exciter le cortex primaire (M1) des membres inférieurs a ouvert le champ à son application aussi pour la rééducation de la marche 14, 15, en particulier dans la production de force pour la performance de marche 16, 17. Pour favoriser une bonne réadaptation, des essais cliniques envisagent la combinaison de diverses techniques, et pour la tDCS en recherchant de favoriser l'effet rémanent de la tDCS en multipliant les sessions de stimulation 18, 19. Une réadaptation associant une intervention 136 centrale cardio-vasculaire et fonctionnelle pourrait améliorer la performance fonctionnelle de la locomotion. Dans ce contexte de connaissances, nous proposons premièrement d'établir la faisabilité d'un programme de réadaptation associant des sessions itératives de tDCS à des séances de réentranement aérobie et de marche sur tapis, puis secondairement d'en déterminer l'effet sur la performance de marche (vitesse et endurance). Méthodes Type d'étude et cadre : Il s'agit d'une étude pilote, prospective et monocentrique effectuée dans le service de médecine physique et de réadaptation pour adultes (PRM) de l'hôpital universitaire de Saint- Étienne (France) de janvier à décembre 2016 en conformité avec la déclaration d'Helsinki et l'accord du Comité d'éthique local. Un consentement éclairé signé est obtenu de chaque participant avant son inclusion dans l'étude. Population : L'échantillon de population est établi sur la base d'une pré-sélection faite à partir d'analyse de dossiers obtenus après exploitation de la base de données du PRM de Saint- Étienne. La pré-sélection a concerné les patients victimes d'un premier AVC, admis au PMR pour des soins de réadaptation à partir de janvier 2016. Critères d'inclusion : avoir une hémiplégie initialement complète due à un premier AVC au stade subaigu objectivée par une imagerie cérébrale (IRM ou scanner) ; avoir un âge compris entre 18 et 80 ans ; pouvoir marcher sur dix mètres au moins, avec retournement, sans aide humaine (Functional Ambulation Classification > 4) ; avoir une aptitude à l'effort maximal. Critères de non-inclusion : présenter une contre-indication à la tDCS (pacemaker, valves cardiaques, clips chirurgicaux, corps métalliques, pathologie dermatologique localisée au cuir chevelu), des déficiences cognitives, des atteintes cérébelleuses ou du tronc cérébral, une épilepsie non contrôlée, des pathologies malignes, une atteinte pulmonaire ou rénale. Être en gestation. 137 Protocole expérimental : Plan expérimental : Il est résumé par la figure 1. La phase d'apprentissage et de pré-évaluation, la semaine après la visite d'inclusion définitive du patient, consiste en 3 séances de familiarisation avec 48h de pause entre chacune. Il est réalisé : l'adaptation et l'initiation aux conditions d'entranement sur cycloergomètre (réglages du dispositif pour les pédales) et à la marche sur tapis roulant (système d'allègement de poids) ainsi que les tests initiaux de marche et une épreuve d'aptitude cardio-respiratoire à l'effort, base du programme de reconditionnement à l'effort et de sécurité à la pratique du programme. La phase de réentranement associant : i) une stimulation par la tDCS et ii) l'entranement de type aérobie sur cycloergomètre enfin iii) l'entranement à la marche sur tapis roulant avec décharge. Elle comporte 18 séances sur une durée de 6 semaines, selon un programme exécuté avec une incrémentation des charges. Chaque participant a 3 séances hebdomadaires séparées de 48h au moins. La durée moyenne d'une séance était d'une heure, dont 45 min d'entranement effectif, répartie comme suit : l'installation du dispositif de tDCS sur le sujet, un échauffement (5 min), l'entranement sur cycloergomètre couplé à la tDCS (anodale : 2mA, 20 min), la récupération passive (10 min) et l'exercice de marche sans stimulation corticale sur tapis roulant avec allègement du poids (20 min). L'ordre des exercices était toujours le même. Tous les patients continuaient leur prise en charge rééducative habituelle. 138 Figure 1 : plan expérimental de l'intervention Evaluations Évaluation des capacités à l'effort : une épreuve d'effort est effectuée sur cyclo- ergomètre avec une vitesse de pédalage de 60 roulements/min et une incrémentation de 10watts/min jusqu'à un seuil de quotient respiratoire supérieur à 1, 05. Ce test permet de garantir la possibilité de participer au programme de réentranement à l'effort, de l'incrémenter et d'évaluer : la fréquence cardiaque de repos (FCr), la fréquence cardiaque maximale (FCmax), la consommation maximale d'oxygène (VO2 pic) et la puissance maximale (W). Évaluation de la tolérance au programme : Établie à partir d'un questionnaire construit pour l'étude associant trois dimensions : une partie concernant la satisfaction ressentie, une partie relative à la gêne du port du dispositif de tDCS, le confort lors de l'entranement sur cycloergomètre ou sur le tapis roulant et une partie sur les désagréments après les séances. Il est aussi objectivé l'intensité de la douleur selon une échelle de Likert (répartie en 11 points) et la pénibilité des exercices selon l'échelle de Borg (perception de l'effort au cours d'un exercice physique). Les questionnaires étaient auto-administrés en début et en fin de séance. Évaluation de la marche : - évaluation des paramètres spatio-temporels de marche : cadence, longueur du pas, la symétrie et la durée du pas. de marche sur un tapis de marche GAITRite (Biometrics SA ; CIR Systems, Inc, Franklin, NJ, USA) 139 - évaluation de l'endurance à la marche selon un test de type 6MWT sur un parcours en boucle de 72 m 20. - évaluation de la vitesse marche selon un test de type 10mWT 21. Programme de réadaptation : Stimulation tDCS : Une fois le participant installé sur le cycloergomètre, il est mis en place le dispositif de tDCS. Un stimulateur de courant continu (Eldith DC-Stimulator Plus, Neuroconn Inc, IImenau, Allemagne) a servi pour la stimulation. Les électrodes 5 x 5 cm imprégnées d'une solution saline étaient positionnées pour une stimulation anodale (électrode active) au regard de l'aire motrice (M1) des membres inférieurs et la deuxième en position supraorbitaire en controlatéral. Le site de pose de l'électrode active correspond au hotspot (déterminé par TMS lors de la visite d'inclusion, selon la technique utilisée dans une étude antérieure 16. La mise en route de la tDCS marque le début de la séance pour 20 min équivalentes à la durée de l'entranement sur cycloergomètre. Entranement aérobie sur cycloergomètre : Un cycloergomètre (Monark) adapté au niveau des pédales et disposant de sangles pour fixer le pied parétique est utilisé. Après l'échauffement de 5 min effectué à 40% de la charge maximale, le patient suit un programme intermittent, individualisé à partir des résultats de l'épreuve d'effort initial. Il consiste en 4 répétitions du cycle : quatre minutes à 50% du travail maximal et une minute à 80% (soit 20 min au total). La séance est contrôlée avec un cardiofréquencemètre. La FC est utilisée comme critère pour réajuster le niveau d'effort entre séances. Lorsque la FC baisse de 10 battements/minutes comparés à la séance précédente alors l'intensité de l'exercice est augmentée de 10 watts (W) pour la séance suivante 22. Entranement à la marche sur tapis roulant BWS avec allègement de la masse corporelle : Après la séance de pédalage, un exercice de marche sur tapis de marche (Tm type 2270 N de série 1080) associé à un système d'allègement de poids avec baudrier Body Weight Support (BWS) de chez Biodex était réalisé. Le patient préalablement installé dans un harnais de type parachute est d'abord allégé de 40% de sa masse corporelle. L'entranement commence à vitesse de marche confortable durant 5 min puis la vitesse du tapis était augmentée de 0, 1 km/h toutes les minutes. Cette incrémentation tient compte de la tolérance du sujet de façon à atteindre une fréquence cardiaque cible correspondant à 45% de la fréquence cardiaque de repos. Cette intensité d'effort a été maintenue jusqu'à la fin de la séance d'une durée de 20 min. Toutes les semaines, le pourcentage de la fréquence cardiaque de repos est augmenté de 5% de 140 façon à atteindre la valeur de 70% à la dernière semaine. Dans le cas d'une diminution de la fréquence cardiaque de plus de 10 bpm par rapport à la séance précédente, le thérapeute réduit d'abord de 10% l'allègement du poids du corps lors de la séance suivante. Analyse statistique : L'analyse statistique a été réalisée avec les logiciels Excel et SPSS (IBM SPSS, Statistic 21). La moyenne et l'écart type (SD) ainsi que les pourcentages ont été calculés pour toutes les variables. Une analyse statistique, non paramétrique avec le test de Friedman, a été réalisée afin de comparer les mesures au début pendant (intermédiaire) et à la fin du protocole d'entranement (respectivement 0, 3 et 6 semaines). Le seuil de signification a été fixé à p < 0, 05. Résultats Population : 9 patients (6 femmes et 3 hommes) volontaires, âgés de 62, 9 10 ans ont été inclus. Leurs caractéristiques cliniques et fonctionnelles sont rapportées dans le Tableau I. Tableau I : Caractéristiques des participants (N 9) Moy ET Min - Max Age (ans) Genre (F/H) Taille (m) Masse corporelle (kg) IMC (kg/m) Délai Post-AVC (mois) Côté de Hémiparésie Type d'AVC Aides à la Marche FC repos (bpm) FC max (bpm) VO2 pic (ml/min/kg) Puissance maximale (W) 62, 9 10 6/3 1, 7 0, 1 75, 5 18 27, 4 6, 3 4, 9 3, 5 3/6 Droit/Gauche Ischémique/Hémorragique 7/2 8/1 Oui/Non 69, 3 10, 5 153, 3 40, 6 19, 6 5, 2 121 68, 5 46 78 1, 5 1, 8 44 96, 5 20, 1 40, 2 1 8 59 80 110 197 14, 6 26, 1 53, 8 180 F : IMC : Indice de Masse Corporelle H : Homme Moy : Moyenne ET : Ecart-type Min : Minimum Max : Maximum femmes VO2 pic : consommation maximale d'oxygène 141 Faisabilité : Sur 9 patients ayant initié la prise en charge, seulement 7 (78%) l'ont achevée réalisant le test final. Deux participants ont abandonné après l'évaluation intermédiaire (3 semaines après intervention) : l'un, à cause de douleurs ostéoarticulaires mécaniques et d'un malaise dans un contexte de pathologie thyroïdienne déséquilibrée ; l'autre du fait de la récidive d'un syndrome douloureux régional complexe de la cheville). Tolérance : la tolérance globale au cours de l'ensemble du protocole a varié entre 86 et 92% (Figure 2). 100% 90% 80% 70% 60% 50% 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Séances Tolérance Figure 2 : Evolution en pourcentage de la tolérance totale du programme au cours des séances. 142 En prenant en compte les réponses positives au questionnaire, la fréquence des effets indésirables (EI) de la tDCS mettaient par ordre de fréquence : les picotements sur le scalp (14%), les maux de tête (6%), les rougeurs (5%) et les démangeaisons (2%) de la peau sous les électrodes. 31% des participants ont signalé des désagréments lors de l'usage du harnais (66% des sujets l'avaient utilisé). Par contre, 91% des participants n'avaient pas de désagréments (douleurs, courbatures) entre séances (Figure 3). 8% 5% 6% 6% 2% 5% 1% 14% 34% 31% 69% 92% 95% 94% 94% 98% 95% 99% 86% 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Non Oui NA Fréquence observée de l'inconfort, des événements indésirables Figure 3 : Fréquence observée de l'inconfort, des événements indésirables et de la volonté de poursuivre les séances. 143 L'intensité des douleurs [0 3] représentait 64% des réponses tandis que 15% des sujets avaient coché une réponse comprise entre [7 10]. Le niveau d'effort était jugé compris entre [11 14] pour 40% des sujets et au-delà de 14 pour 44% des participants (Figure 4). l r u e u o D e d s é t i s n e t n I s é t l u c i f f i D e d u a e v N i [7 - 10] [4 - 6] [0 -3] >14 [11 - 14] < 11 0 10 20 30 % 40 50 60 Fréquence observée : niveau de difficultés et intensité des douleurs Figure 4 : Fréquence observée du niveau de difficultés et de l'intensité des douleurs Bénéfices cliniques : Pour les 7 patients qui ont fini le programme d'entranement combiné, les résultats montrent une amélioration non significative du 6MWT (5%) et de la vitesse de marche (5, 7%) après 18 semaines. Il en est de même pour les paramètres explicatifs comme la différence de temps entre pas, la différence de longueur de pas et de la cadence de pas (Tableau II et III) et Figure 5. 144 Tableau II : Comparaison des performances de marche (Moyenne écart-type) 6MWT Distance (m) Nombre de pas 10mWT Vitesse (m/s) Nombre de pas Performances (N 7) Intermédiaire Fin Début 418, 3 173 431. 3 170. 4 596 252 1, 4 2, 3 18 7 559 239 1. 3 0. 6 18 7 GaitRite Différence temps entre pas (ms) 0. 12 0. 27 0. 33 0. 74 190 75. 3 105 45. 5 5. 2 6. 0 Cadence (pas/mn) Vitesse (cm/s) Différence longueur pas (cm) 182 62. 7 114 41 6 7. 9 : pourcentage de variation entre Fin et Début 440. 9 171. 3 608 233 1. 5 0. 6 17 6 0. 20 0. 43 172. 8 71. 2 113. 4 46. 8 6. 7 5. 8 5% 2% 5. 7% -7. 5% 38. 7% -5. 3% -0. 5% -64% p value (Friedman) 0. 102 0. 761 0. 368 0. 453 0. 293 0. 607 0. 513 0. 607 145 Tableau III : Variation des moyennes des performances de marche (N 7) 6MWT (m) 10mWT (m. s-1) 1 102, 6 2 540, 6 3 345 4 387 5 656 6 459 7 438 Début Intermédiaire Fin 13, 8 119 561, 6 3, 7 428 19, 4 396 2, 3 675, 5 2, 9 438 -4, 8 468 6, 4 440, 9 5, 1 100, 2 545, 4 391 424 652, 5 460 446 431, 3 Début Intermédiaire Fin 0, 28 2, 02 1, 12 1, 04 2, 29 1, 46 1, 61 1, 4 0, 21 1, 96 1, 23 1, 20 1, 90 1, 44 1, 50 1, 3 0, 32 1, 4 1, 91 -19, 9 1, 69 97, 0 1, 34 39, 5 2, 21 -19, 0 1, 42 -4, 7 1, 52 -14, 4 1, 5 5, 7 Moyennes 418, 3 : pourcentage de variation entre Fin et Début 146 445 440 435 430 425 420 415 410 405 T W M 6 5 % 5, 7 % 1, 55 1, 5 1, 45 1, 4 1, 35 1, 3 1, 25 1, 2 T W M 0 1 Début Intermédiaire Fin Figure 5 : Progression globale obtenue au 6MWT et au 10MWT lors de l'exécution du programme lors des évaluations. 6MWT 10MWT Discussion L'objectif principal de cette étude était de montrer la faisabilité d'un programme de rééducation précoce associant la tDCS combinée à un entranement aérobie sur cycloergomètre et à la marche avec suspension sur tapis roulant, sur des patients hémiplégiques victimes d'un AVC. Les résultats indiquent un taux d'attrition de 22% et la survenue de 27% d'évènements indésirables. En référence à des études antérieures 12, 19, 23, la faisabilité dans la présente étude est définie par le taux de suivi du programme (78%) et la tolérance des patients (73%). Le taux de suivi du programme de réentranement obtenu après 18 semaines de réentranement à l'effort est proche de ceux rapportés par des travaux qui avaient utilisés le tapis roulant 24, 25. Il est en dessous des 100 % relevés par Courbon et al. qui ont utilisé un cycloergomètre 26. Une étude plus récente de faisabilité sur le reconditionnement sur tapis roulant avait décrit : 1 arrêt sur 15 patients et 2 arrêts temporaires 27. Sur un programme de réentranement de 6 semaines, à raison 147 de 3 fois par semaine, il est donc possible que des événements surviennent et provoque la suspension ou l'arrêt de participation. Dans la littérature, les rares descriptions existantes sont liées à des récidives d'AVC ou des événements graves (décès) (9, 41). Au cours de cet essai, les deux patients qui n'ont pu suivre l'ensemble du programme exécuté avaient des causes qui n'étaient pas en rapport direct avec les conditions du reconditionnement ; aucun épisode n'est à mettre en évidence, en se référant au risque de récidive théorique d'AVC estimé entre 5 et 10%, selon les études 28. Les événements indésirables (22%) relevés après administration du questionnaire confirment l'existence de tels effets déjà notés dans la littérature pour l'usage de la tDCS 29. Une méta-analyse récente en a rapporté 2 % après avoir étudié 33 articles impliquant 500 patients, dont 14 cas d'abandon 30. Ce taux plus bas que celui obtenu dans cette étude est à relativiser. La plupart des articles de ladite méta-analyse n'évaluaient que quelques séances ou souvent une seule. Il est connu que les études portant sur la tDCS évaluent très peu ou souvent pas les effets indésirables 29, 31. La même étude a donné les démangeaisons (70%) comme les plus fréquents, suivies des brûlures (70%), des maux de tête (40%), des picotements (30%) de la somnolence (20%) et d'autres effets (comme : la difficulté à se concentrer, la fatigue légère, la rougeur de la peau et les vertiges ; 10%). Dans la présente étude, les EI qui apparaissent le plus sont dans l'ordre : les picotements (14%), les maux de tête (6%), les rougeurs (5%) et les démangeaisons (2%). Ces fréquences sont nettement inférieures aux valeurs citées précédemment et ceci peut se justifier par le fait que les pourcentages proviennent d'une méta- analyse concernant la prise en charge de diverses maladies neurologiques (AVC y compris) par la tDCS. Dans le cas spécifique de travaux ayant utilisé la tDCS sur des patients victimes d'AVC, les EI de cette étude sont plus proches des valeurs relevées par Hesse et al. (12, 5%) qui n'avaient observé que des picotements 32. À contrario, même si Mortensen et al. 33 ont trouvé une prédominance de picotements (87, 5%) parmi les EI qu'ils ont recensés, ce taux est loin de celui de notre étude (c'est le cas pour les autres paramètres trouvés en commun). Au-delà des aspects liés à la maladie, les caractéristiques individuelles et les paramètres de stimulation électrique peuvent contribuer à expliquer ces différences. L'âge moyen de survenue des AVC fait référence à une population plus vieille dont la peau peut être plus affectée par les effets d'une exposition à une surface chaude 34. L'item 'Autres' de la partie du questionnaire concernant les EI devrait relever les autres événements non listés. Il a été complété dans 3% des cas par des réponses correspondantes à des brûlures. L'apparition d'événements 148 indésirables n'a pas entravé la réalisation du programme. Il s'agissait d'effets transitoires souvent, et des mesures correctives peuvent être prises pour la plupart d'entre elles 35, 36. La tolérance des séances au cours du programme de réentranement reste bonne tout au long du protocole oscillant entre 86% et 92%. Ces valeurs sont semblables à celles des autres protocoles de stimulation répétés d'environ trente séances sur 6 semaines ne montrant aucune augmentation ou diminution de l'incidence d'événements indésirables au cours de leur programme 12. L'intensité de l'effort a été appréciée avec l'échelle de perception de l'effort (EPE) ou échelle de Borg. Une quantification de charge comprise entre 50 et 80% de la fréquence cardiaque de repos (Fcr) correspond à une EPE entre 11 et 14 37. 95% des participants avaient indiqué une perception d'effort au-delà de 11 ; 50% l'ont côté supérieur à 14. Ces valeurs indiquent que la perception de l'effort oscille entre des valeurs adéquates de tolérance d'effort de 13 et 15. Les douleurs renseignées au moyen de l'échelle de Likert portent sur des gênes et renforcent l'idée d'une bonne tolérance du programme. Le seul dispositif évoqué comme gênant reste le dispositif d'allègement du poids du corps sur le tapis roulant. Cependant, il n'avait induit d'arrêt, sur aucune séance. La présente étude confirme donc la faisabilité et la bonne tolérance de stimulations répétées combinées à un programme de réentranement en post AVC. Il peut être envisagé sur cette base, des protocoles de réadaptation, s'il est fait un respect des recommandations d'usage de la tDCS et des critères de recrutement y afférents. Au-delà de l'objectif principal de tolérance essentiel sur ce type de programme, il apparait que ce programme combiné exécuté a induit après 6 semaines un gain de 5% au 6MWT et 5, 7% au 10mWT respectivement. Cette performance est confortée par une amélioration de leur symétrie de marche reflétée par la réduction de la différence de longueur de pas obtenue avec l'analyse qualitative de la marche au GAITRite. De plus, cette étude montre qu'il est possible d'éliminer l'effet d'entranement (amélioration de performance sans entranement initial due à la répétition de tests d'évaluation) antérieurement observé grâce à la période de familiarisation 16. Des études antérieures sur le réentranement ont rapporté des gains de 15% pour le réentranement 38, 39 et entre 10 15% pour l'effet de la tDCS appliqué aux membres inférieurs 40, 41. Les gains moyens obtenus sont nettement en dessous de ces valeurs et ne sont pas significatifs (p< 0, 05). 149 Des raisons en rapport avec les limites de l'étude et la nature du programme exécuté peuvent expliquer ce résultat. Les limites de cette étude portent sur : la taille de l'échantillon (7 patients ont fini le programme sur 9 initiaux), la grande variabilité individuelle des sujets (vu les écart-types), le maintien des patients sous leurs soins courants et le fait que certains patients soient sous bêtabloquants pourraient contribuer à ne pas atteindre les fréquences cardiaques cibles adéquates 4, 39. Le programme exécuté est de type intermittent (Interval Training, IT). Il est inspiré d'un modèle antérieur 42, 26 avec des modifications, sur le nombre de séances et leur durée, fondées par la nature de l'étude (pilote) et la phase de la maladie o les inclusions ont lieu. Le volume de l'intervention est réduit à 6 semaines au lieu des 8 initiales et la durée de la séance au tiers. induire des améliorations travail n'est peut-être pas suffisant pour temps de Le physiologiquement stables 43. Cette étude apporte la faisabilité de réaliser un programme de réadaptation combiné, jouant sur des déterminants de la neuroplasticité (amélioration des capacités motrices), la capacité d'effort (composante cardio-vasculaire et endurance), et l'apprentissage fonctionnel (fonction répétitive de marche). Bien que les résultats sur les performances ne soient pas déterminants à partir de cette étude préliminaire, des améliorations à apporter au programme exécuté peuvent être suggérées : - concernant la tDCS : la taille des électrodes pour favoriser une stimulation plus focale 44 et le respect des recommandations pour l'usage de la tDCS afin de mieux limiter et contrôler les EI 29. - concernant l'entranement sur cycloergomètre : la durée effective de travail afin d'atteindre des niveaux de charge d'au moins 85% de VO2 pic alternées de périodes de récupérations incomplètes (autour de 60 à 70% de la VO2 max) qui peuvent garantir des gains physiologiques stables 26, 45, - concernant l'entranement sur tapis de marche, une optimisation de l'intensité de travail par une augmentation de la fréquence des pas 46. - de façon générale : les critères d'inclusion prenant en compte des critères de performance marche initiale comprise entre 100 et 400m maximum 47 et la mise en œuvre de stratégies de motivation pour la tolérance à l'effort. 150 Conclusion Les résultats positifs obtenus sur un faible échantillon pour la faisabilité et la tolérance d'un programme d'entranement aérobie combiné à de la tDCS anodale itérative encouragent à poursuivre ce type de protocole combiné. Il faudra confirmer les résultats actuels par une étude prospective, randomisée en double insu afin de déterminer l'impact d'un tel programme sur la performance de marche de patients hémiparétiques. Conflits d'intérêts Les auteurs déclarent n'avoir aucun conflit d'intérêts. Contributions des auteurs Tous les auteurs ont participé à la conception de l'étude, au recueil des données, à leur traitement et à leur interprétation. Remerciements Les auteurs remercient les participants à cette étude, les services de Médecine Physique et Réadaptation ainsi que le Laboratoire Interuniversitaire de Biologie de la Motricité (LIBM, France) pour avoir favorisé et soutenu la réalisation de cette étude. Références 1. GBD 2015 Neurological Disorders Collaborator Group. Global, regional, and national burden of neurological disorders during 1990-2015 : a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2015. Lancet Neurol. 2017 ; 16(11) : 877-897. doi : 10. 1016/S1474- 4422(17)30299-5 2. 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L'utilisation de la stimulation transcrânienne à courant continu (tDCS), la répétition spécifique de la tâche motrice et le réentranement cardio-vasculaire ont servi, après un état des lieux, comme techniques pour concevoir un protocole de soins combinés de rééducation/réadaptation adapté aux objectifs de la présente thèse. L'état des lieux, à travers deux travaux, a porté sur : - d'une part une évaluation comparative de la capacité de marche entre deux groupes de sujets hémiparétiques provenant de contextes de soins différents, et - d'autres parts sur les atteintes musculaires consécutives à l'AVC. L'étude 1 de cette thèse fait état, dans un décours temporel précoce et limité à 12 mois, des connaissances actuelles sur l'état physiologique, histologique et fonctionnel, du devenir du muscle parétique et non parétique post-AVC. Les atteintes musculaires commencent au plus tôt 48h après l'ictus et s'aggravent surtout au cours des 3 premiers mois. Elles sont identifiées sur les deux côtés, mais plus sur le côté parétique. Sont concernés : la structure du muscle (forme, taille, masse), sa biochimie et son fonctionnement (commande). Ce travail incite à certaines réflexions pour une réorientation des protocoles de soins de réadaptation et aussi sur les muscles chez le patient hémiplégique, afin de limiter les conséquences musculaires de l'AVC auxquelles s'associent très vite celles de l'immobilité. Il faut renforcer les stratégies de préservation du muscle et en optimiser le potentiel. L'étude 2 révèle que malgré des contextes de prise en charge différents entre les pays développés et moins développés, les performances de marche, si l'on s'en tient à la moyenne, sont comparables en termes d'endurance quoique les valeurs obtenues soient meilleures pour le groupe de patients du Bénin comparé à ceux de la France. Ces derniers présentent de meilleurs niveaux de performance lorsque la distribution est utilisée comme référentiel. De cette étude originale ressort des éléments de comparaison quantifiables sur les disparités de soins, selon les deux contextes socio-économiques. Elle indique, au regard des résultats obtenus sur la population en France, la nécessité de favoriser un accès plus universel aux soins de 157 rééducation/réadaptation, dans des pays à plus faibles revenus, en mettant en place des stratégies pour en abaisser le coût tout en maintenant leur efficacité. L'étude 3 et l'étude 4 rapportées dans cette thèse constituent des études cliniques interventionnelles ayant pour objectif l'amélioration qualitative et quantitative de la marche après AVC. Dans l'étude 3, il a été obtenu, avec une technique de stimulation cérébrale type tDCS anodale unique, des gains de 15% lors de la stimulation (p 0, 360) et de 25% une heure après celle-ci (p 0, 038), chez des hémiparétiques chroniques d'origine vasculaire 254. Cette étude a démontré, pour la première fois, la preuve d'un effet de stimulation par tDCS anodale unique sur la capacité de marche chez des hémiparétiques chroniques. L'étude 4, qui est une pré-étude clinique, sur 9 cas, a permis de montrer la faisabilité et la validité d'un programme combiné de réadaptation, avec une bonne tolérance des participants (âge : 62, 9 10 ans ; délai post-AVC : 4, 9 3, 5 mois) associant des procédures de soins dans une seule intervention visant la relance des processus centraux (stimulation tDCS), l'apprentissage moteur (marche sur tapis roulant) et le reconditionnement cardio-vasculaire (training sur cyclo-ergomètre). Ainsi, en combinant une stimulation cérébrale tDCS anodale à un réentranement à l'effort sur 6 semaines, des gains de 5% et 5, 7% (p > 0, 05) ont été rapportés respectivement en endurance au 6MWT et au 10mWT chez des hémiplégiques en phase subaigu de la maladie. L'ensemble de ces résultats renforce l'idée préconisée par Yelnik et al. selon laquelle le patient hémiplégique est devenu une personne à accompagner, car porteur de progrès au quotidien 255. Les résultats des travaux que nous soumettons indiquent que ces progrès sont surtout fonction de l'organisation des soins et de la pertinence des options méthodiques utilisées. La réadaptation accompagne dans une démarche méthodique, rigoureuse, l'hémiplégique dans ses progrès au quotidien pour réduire et annihiler l'expression des déficiences et séquelles de sa maladie. En l'absence de toute réadaptation, le risque encouru est celui d'une dépendance 255. L'amélioration de leur mobilité est la clef fondamentale de leur indépendance. Elle passe alors par une marche performante. Dans ce contexte, nous pouvons exprimer que la performance, qui est aussi l'unité de la réalisation et du résultat d'une action mesurée ou évaluée sur la base de certaines normes convenues et déterminées socialement 256, peut s'appliquer au cadre de cette population. Pour tout geste, la réalisation d'une bonne performance est conditionnée par la bonne maitrise de facteurs extrinsèques et l'optimisation du potentiel des facteurs intrinsèques. Ces déterminants 158 de la performance, appliqués à la marche de l'hémiparétique, permettent de mieux circonscrire les objectifs de la réadaptation en deux points : la réduction de l'expression (perturbation) des facteurs externes sur la marche et l'amélioration du potentiel des divers processus impliqués dans le pattern de marche. Il s'agirait au long des études d'intervention de réduire la fatigabilité des participants, donc d'augmenter leurs performances fonctionnelles, gages d'une meilleure autonomie, d'une meilleure qualité de vie et de plus de participation sociale 257260. Plata et al. ont identifié les facteurs influençant la marche à l'extérieur en 8 points que sont : les conditions ambiantes, les caractéristiques du terrain, la charge physique externe, l'attention requise, la transition posturale, le niveau de trafic, les contraintes temporelles et la distance de marche 261. Les performances de marche peuvent varier selon l'environnement de marche : présence ou absence de personne, le type d'endroit, la qualité du sol et les types de stimuli produits dans le milieu 40. Donovan et al. en évaluant la capacité de marche de patients hémiparétiques chroniques (âge : 61, 3 11, 3 ans ; 46, 5 32, 9 mois en moyenne) avaient observé une différence entre les valeurs obtenues au 6MWT, selon que le test avait été réalisé à l'hôpital, dans la rue ou dans des galeries marchandes 40. Les facteurs intrinsèques sont surtout en rapport avec la maladie et les déficiences associées. À part l'hémiparésie dont la sévérité est reconnue comme agissant négativement sur la récupération de la marche 262, 263, il faut citer les autres facteurs : neurologiques (niveau de conscience après l'ictus, troubles de la vision et exécutifs), neuropsychiques et cardio-vasculaires (déconditionnement). Une bonne performance de marche serait à la fois de pouvoir couvrir une bonne distance et marcher dans divers environnements pour cette population. Le premier critère serait l'endurance de marche et le second la possibilité de varier la vitesse de marche selon les environnements. Cette vitesse doit être de 0, 77m/s et 1, 08m/s respectivement pour une marche confortable et rapide. Avec de telles vitesses, l'hémiparétique développe une marche qui peut s'adapter à divers environnements 264. Le test de marche de 6min 49 et le test de marche sur 10m 244 que nous avons pu utiliser, standardisés, validés, fiables et facilement reproductibles, nous permettent des comparaisons plus ou moins aisées entre études 265, 266 et une facilité d'utilisation, quel que soit l'environnement socio-économique. En ce qui concerne les études et les techniques de réadaptation utilisées dans les études de cette thèse, on peut dire : - La neuromodulation regroupe l'ensemble des techniques utilisées pour augmenter ou diminuer l'excitabilité corticale ; et la tDCS appartient à la catégorie des stimulations corticales non invasives 267. Ces techniques contribuent à une amélioration potentielle de la plasticité 159 cérébrale post-lésion cérébrale. La stimulation anodale par tDCS a montré son efficacité dans la prise en charge des déficiences post-AVC des membres inférieurs (augmentation de l'excitabilité de M1, amélioration de la force et de la puissance des extenseurs des genoux) sur des stimulations uniques 66, 268. Sur les sessions itératives de stimulation, le peu d'études existant renseigne sur ce que les résultats sont contradictoires et méritent d'être approfondies 71, 269271. Pour les pays économiquement limités ou en voie de développement, la tDCS peut constituer un outil novateur pouvant permettre de faciliter les processus de plasticité cérébrale après l'AVC. Toutefois, comparée à d'autres techniques thérapeutiques comme la TMS par exemple, elle est plus accessible à la plupart de ces pays au regard de son coût ; elle a l'avantage d'une portabilité et son usage demande une formation aisée du personnel. Dans ce contexte, elle peut facilement et rapidement s'intégrer aux protocoles de soins surtout qu'elle présente peu de contre-indication. - Les techniques de réadaptation de la marche sont largement utilisées 45 et se fondent souvent sur le principe de la répétition de la tâche, leur exécution à un degré plus ou moins élevé 272. Il est connu qu'un entranement stéréotypé, répétitif renforce le processus de plasticité cérébrale et motrice et se révèle très utile pour un apprentissage et réapprentissage de gestes acquis, mais perdus comme c'est le cas des survivants d'AVC 144, 273, 274. Les principes qui fondent le réentranement de la marche sont l'utilisation d'une répétition de tâche (avec moyen technique actuel sur tapis roulant, avec ou sans suspension), l'utilisation d'orthèses et la stimulation électrique fonctionnelle 275. Très peu d'études avaient utilisé le cycloergomètre comme moyen de réentranement à l'effort 229. La mise en œuvre d'un programme d'entranement utilisant le cycloergomètre est simple, sécurisante et offre de nombreuses possibilités d'adaptation sans altérer la qualité du travail. Il permet de faire un travail cyclique de sollicitation des membres inférieurs, qui peut être complémentaire de la réadaptation à la marche 229. Le tapis roulant favorise un travail présentant les caractéristiques énoncées plus haut : orientation de l'exercice sur une tâche répétée et le travail à de bonnes intensités. L'entranement sur tapis produit des adaptations qui agissent positivement sur la biomécanique de la marche et l'aptitude maximale à l'effort 276, 277. Ces procédures ont démontré leurs preuves dans les protocoles de réentranement à l'effort et des bénéfices fonctionnels de marche chez les hémiparétiques 39, 276. Le cycloergomètre et le tapis roulant, voire aussi les systèmes simples de suspension, ou à venir les tapis roulants avec chambre de vide sont aussi facilement accessibles en contexte africain. Ils demandent peu d'investissement. L'analyse de ces travaux et discussions peut être réinvestie 160 en Afrique et particulièrement au Bénin, et peut servir de tremplin pour améliorer ou envisager des protocoles de soins de réadaptation innovants de soins dans ce contexte. Au Bénin, une étude a montré l'intérêt d'une réadaptation basée sur la marche communautaire comme étant une activité peu coûteuse, facile d'utilisation et adaptée au pouvoir économique des populations 278. La tDCS peut être associée comme adjuvant à cette thérapie ainsi qu'un programme d'entranement à l'effort. Les travaux développés au cours de cette thèse pourraient porter d'autres limites que celles évoquées dans les articles présentés : - La taille des échantillons est un facteur important dont il faut tenir compte surtout pour l'étude 2 vis-à-vis des résultats, l'étude 4 se voulant essentiellement une étude pilote de faisabilité. En effet, le recrutement des patients effectué au Bénin n'a pu permettre d'aller au- delà de l'effectif présenté. Ceci a limité les possibilités d'exploitation et de généralisation des résultats. Le manque de motivation des patients à s'investir dans les études cliniques, la difficulté d'accès à leur personne (manque d'adressage) et aussi le recours d'une grande majorité des patients aux soins traditionnels pour continuer la prise en charge des séquelles d'AVC sont autant de raisons qui limitent leur participation aux études. Il faut aussi prendre en compte la limitation des moyens d'explorations fonctionnelles modernes nécessaires pour l'évaluation de l'état initial du patient atteint d'AVC. Le Bénin, à la date d'aujourd'hui n'a pas d'appareil IRM et les hôpitaux disposant d'un scanner sont très limités 279. Cette absence de données sur le type et la localisation de l'AVC de la plupart des patients, et le peu d'information sur la sévérité de l'atteinte initiale sont autant de facteurs qui n'ont pas favorisé une meilleure analyse comparative et la validation des résultats. - Bien qu'il n'existe encore que peu de données sur la réadaptation au Bénin, les quelques-unes existant tendent à indiquer une limitation dans les activités de vie quotidienne pour les survivants d'AVC 278, 280, 281. Une étude récente 282, de suivi sur 6 mois, a conclu une amélioration de l'indice de Barthel et l'échelle de Rankin modifiée chez 68 sujets (60 9 ans), mais une limitation dans les capacités de marche (marche à plus d'un kilomètre, portage marche dans les escaliers). - Cette thèse n'a pas pris en compte dans les études certains aspects limitant la locomotion consécutive aux troubles comme l'hémi-agnosie, de la faible aptitude à exécuter en même temps plusieurs tâches ou les troubles en rapport avec une démotivation du sujet hémiplégique à se mouvoir. Une évaluation de ces aspects aurait permis de mieux interpréter 161 les résultats obtenus. Cependant, les limites et les résultats actuels de la thèse permettent de mieux envisager la conception des études ultérieures. Malgré diverses contraintes techniques ou organisationnelles sur l'ensemble de la période de travail de thèse, l'ensemble des travaux nous a permis de réfléchir et de mettre en avant des connaissances scientifiques et techniques reproductibles dans divers environnements et les conditions de procédures scientifiques de suivi de réadaptation, dans le champ de l'activité physique adapté au Bénin. Les données rapportées dans la publication portant sur la faisabilité et la tolérance d'un programme de réadaptation combiné, associant tDCS, réentranement à l'effort et apprentissage moteur, en phase subaigu sont une ouverture importante. S'il est reconnu que l'entranement aérobie est bénéfique pour l'amélioration de la santé cardio-vasculaire, l'ajout d'un aspect portant sur le renforcement musculaire aurait permis de lutter contre l'atrophie musculaire, l'infiltration graisseuse, et de redonner plus de force et de puissance aux membres parétiques dont la qualité de propulsion est très importante dans l'amélioration de la performance de marche après l'AVC 283. Il s'agit d'un paramètre à prendre en compte dans les prochaines études sur l'évaluation des performances de marche. Il faudrait pouvoir évaluer ce paramètre au plus tôt de la phase post-AVC, intégrer des modalités de sollicitations actives ou passives de la contraction musculaire, et en évaluer les effets. Il faudra aussi prévoir une évaluation de la VO2 à la fin d'exécution du programme d'entranement pour mieux apprécier la contribution du programme d'entranement aérobie exécuté dans l'amélioration de la performance de marche observée. 162 CONCLUSION 163 Cette thèse après un état des lieux a visé la possibilité d'amélioration des processus de commandes centrales de la marche en rapport avec la plasticité cérébrale grâce à l'utilisation d'une technique innovante, la stimulation transcrânienne à courant directe (tDCS) et par un réentranement. À travers les quatre études qui y étaient conduites, il est montré que : - la capacité de marche de l'hémiplégique vasculaire est influencée par le contexte socio- économique dans lequel sa réadaptation est conduite. Plus l'environnement et le cadre favorisent un accès du grand nombre de patients aux séances de réadaptation, mieux ils ont de possibilités d'améliorer qualitativement leur marche et de s'adapter à divers environnements. - le muscle du survivant d'AVC subit des modifications structurelle, ultrastructurelle, biochimique et neurophysiologique. Ces changements perturbent la production de force, de puissance durant la première année après l'AVC. Ces atteintes sont plus observables sur le membre parétique et moins accentuées sur le membre controlatéral. Sur cette période, ces transformations s'opèrent suivant une cinétique en trois phases : * lors des 3 premiers mois post-AVC des pertes plus ou moins précoces et surtout prédominantes du côté parétique ; * du 4éme au 6éme mois, une aggravation de la dégradation du muscle, avec une atteinte aussi du côté controlatéral et une dégradation conditionnée par le niveau d'atteinte, et la reprise ou non de la fonction (marche) ; * et au-delà du 6éme mois, un regain lent, sans pour autant atteindre les valeurs initiales, suivi du maintien de cet état. - la preuve est fournie que la tDCS module l'excitabilité de l'aire motrice primaire du cortex moteur des membres inférieurs avec un effet rémanent d'au moins 1h sur la capacité de marche. Cet effet se traduit par un gain significatif de l'endurance de marche et une amélioration de la vitesse. - Il est possible de réaliser, en phase subaigu avec les hémiplégiques, une stimulation par tDCS couplée à un entranement cardio-vasculaire avec ergocycle suivi d'un entranement de la marche sur tapis roulant. Ce protocole combiné bien toléré des patients produit des améliorations de la performance initiale de marche après 6 semaines, à une fréquence de 3 séances hebdomadaires à raison de 40 min chacune. Cependant, les résultats obtenus ne peuvent encore être généralisés, mais sont porteurs d'attention et d'intérêt quant à l'amélioration de la performance de marche de l'hémiplégique vasculaire et projettent sur des pistes de recherche innovantes. 164 PERSPECTIVES 165 Cette thèse offre des perspectives quant à l'amélioration de la performance de marche chez l'Hémiplégique vasculaire. Celles-ci peuvent se résumer à : - - renforcer l'utilisation du 6MWT comme moyen d'évaluation et surtout en tant que mesure prédictive de déambulation à toutes les phases de l'AVC ; inclure la tDCS dans les programmes de réentranement à l'effort et donner la preuve de l'efficacité d'un tel programme combiné ; - déterminer la faisabilité et l'efficacité d'un programme combiné de réentranement à l'effort combiné à la tDCS avec l'insertion d'un volet renforcement musculaire ; investiguer pour apporter des preuves afin de mieux éclairer sur la variabilité interindividuelle des réponses des sujets à la tDCS en ce qui concerne l'hypothèse de la probable absence d'effet sur les patients déjà 'bons marcheurs'. - Dans le contexte africain et particulièrement béninois, les perspectives peuvent être de : o insister sur les mesures de prévention des AVC en mettant l'accent sur l'amélioration de la pratique physique quotidienne réglementée, contrôlée avant et après l'AVC ; o rendre plus systématiques les évaluations de la marche avec le 6MWT et 10mWT. Ceci favorisera la détermination des performances de marche dans le contexte africain marqué par des AVC de plus en plus nombreux, touchant une population plus jeune avec une prise en charge difficile (mauvais contrôle sur les facteurs de risque des maladies cardio-vasculaires, déficits en personnels spécialistes qualifiés, faible implication politique) ; o commencer la mise en place de programmes de réentranement à l'effort en utilisant les ressources humaines qualifiées disponibles pour réduire la comorbidité liée aux AVC et améliorer la qualité de vie des survivants ; o déterminer la cinétique de perte de masse musculaire chez de jeunes survivants d'AVC en Afrique et rechercher les mécanismes de contrôle et limitation de l'atrophie musculaire post-AVC ; o introduire et améliorer l'usage de la tDCS comme une technique d'amélioration de la plasticité cérébrale ; o offrir plus d'opportunités de formations au personnel médical et paramédical aux techniques innovantes de la rééducation/réadaptation ; o travailler à la priorisation de l'approche collaborative, multidisciplinaire dans la prise en charge des AVC ; 166 o créer et former de nouveaux acteurs de la réadaptation surtout les spécialistes d'Activités Physiques Adaptées (APA). Au regard de la prévalence des déficiences, qualification serait une réponse appropriée ; la formation de ce personnel spécifique dotée d'une o renforcer les mesures pour mettre en œuvre une prise en charge communautaire plus active et mettre l'accent sur l'éducation et la sensibilisation des aidants quant à leur importance et leur rôle. 167 REFERENCES 168 1. 2. The World Health Organization Rehabilitation 2030 : a call for action. - PubMed - NCBI. Accessed June 6, 2019. Stroke-1989. Recommendations on stroke prevention, diagnosis, and therapy. Report of the WHO Task Force on Stroke and other Cerebrovascular Disorders. Diabetes mellitus. : 25. 3. Monod-Broca P. [Paul Broca : 1824-1880]. Ann Chir. 2001 ; 126(8) : 801-807. 4. Hendricks HT, van Limbeek J, Geurts AC, Zwarts MJ. Motor recovery after stroke : a systematic review of the literature. Arch Phys Med Rehabil. 2002 ; 83(11) : 1629-1637. 5. Johnston SC, Mendis S, Mathers CD. 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Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 2001 ; 82(7) : 879-884. doi : 10. 1053/apmr. 2001. 23853 277. Smith GV, Silver KH, Goldberg AP, Macko RF. Task-oriented exercise improves in chronic stroke patients. Stroke. reflexes hamstring strength and spastic 1999 ; 30(10) : 2112-2118. 278. Batcho CS, Tennant A, Thonnard J-L. ACTIVLIM-Stroke : a crosscultural Rasch-built scale of activity limitations in patients with stroke. Stroke. 2012 ; 43(3) : 815-823. doi : 10. 1161/STROKEAHA. 111. 638965 279. Adoukonou TA, Houenassi M. Stroke in Benin : acute management and vascular risk prevention. management-and-vascular-risk-prevention. Accessed August 30, 2019. August 2019. 280. Sogbossi ES, Thonnard J-L, Batcho CS. Assessing locomotion ability in West African stroke patients : validation of ABILOCO-Benin scale. Arch Phys Med Rehabil. 2014 ; 95(8) : 1470-1476. e3. doi : 10. 1016/j. apmr. 2014. 03. 002 281. Niama Natta DD, Batcho CS, Stoquart GG, Alagnidé E, Kpadonou T, Lejeune TM. Evaluation of manual ability in stroke patients in Benin : cultural adaptation and Rasch validation of the ABILHAND-Stroke questionnaire. Eur J Phys Rehabil Med. 2019 ; 55(1) : 19-28. doi : 10. 23736/S1973-9087. 18. 05195-X 189 282. Kossi O, Batcho CS, Adoukonou T, Thonnard J-L. Functional recovery after stroke in follow-up study. J Rehabil Med. 2016 ; 48(8) : 671-675. Benin : A six-month doi : 10. 2340/16501977-2128 283. Roelker SA, Bowden MG, Kautz SA, Neptune RR. Paretic propulsion as a measure of walking performance and functional motor recovery post-stroke : A review. Gait Posture. 2019 ; 68 : 6-14. doi : 10. 1016/j. gaitpost. 2018. 10. 027 190 VALORISATION SCIENTIFIQUE DES TRAVAUX A 1- Publications Scientifiques Travaux en rapport avec la Thèse - Article Publié provenant de la Thèse : * Ojardias E, Aze O. D, Luneau D, Mednieks J, Condemine A, Rimaud D, et al. The Effects of Anodal Transcranial Direct Current Stimulation on the Walking Performance of Chronic Hemiplegic Patients. Neuromodulation : Technology at the Neural Interface. 23 mai 2019 ; ner. 12962. - Articles provenant de la Thèse en cours de Soumission : * O. D. Aze, E. Ojardias, T. Adoukonou, D. Rimaud, H. Gbaguidi, O. Kossi, B. Akplogan, P. Calmels, P. Giraux. Walking performance of chronic hemiplegic patients of vascular origin : comparative study based on care pathways. (Journal of the International Society of Physical and Rehabilitation Medicine). * O. D. Aze, E. Ojardias, B. Akplogan, P. Giraux, P. Calmels. Structural and physiological muscle changes after post-stroke hemiplegia : a systematic review. (Annales Médecine Physique et Réadaptation) * O. D. Aze, P. Giraux, D. Rimaud, G. Aubert, A. Roche, A. Condemine, I. Fayolle-Minon, C. Voiry, B. Zagorda, E. Ojardias. Feasibility and effect of an early rehabilitation program combined tDCS with aerobic training program and treadmill walking exercise on stroke patients (European journal of PRM). B Autres Travaux Scientifiques Publiés * Akplogan B, Hounmenou AM, Aze O, Alegbeh SE, Azondekon A. Facteurs associes au port de charge céphalique chez des enfants au Bénin : étude transversale. Pan Afr Med J. 2016 ; 23 : 136. * Aze O. , Akplogan B. , Savi De Tove K. , Azondekon A. , Alegbe S. , Dansou P. Effets sur le rachis de 60 élèves de la disposition spatiale adoptée en Approche Par Compétence au Bénin'. Cahiers du Cbrst. 2015 ; ISSN : 1840-703X, volume 4 : 720-736. * Alegbeh Es, Akplogan B, Aze O, Adjenou Kv, Hounmenou A, Gbati Dkl, Dansou P. Restauration fonctionnelle du rachis : effet d'un programme de prise en charge sur les performances physiques du rachis des dockers lombalgiques du port autonome de Lomé. Ann. Univ. de Lomé, Sér. Lett. , Tome XXXV-1, Juin 2015, pp. 65-76. * Alegbeh ES, Akplogan B, Hounmenou MA, Adjenou KV, Aze O, Azondekon A, et al. Les Troubles Musculosquelettiques (Tms) En Milieu Portuaire : Cas Des Dockers Professionnels Du Port Autonome De Lome (Pal). Journal de la Recherche Scientifique de l'Université de Lomé. 1 janv 2014 ; 16(1) : 25-35-35. * Gouthon P, Agboton H, Lawani M, Akplogan B, Dohou Alahassa P. , Aze O. 2005. Effets de l'entranement aérobie sur la pulsatilité artérielle chez des femmes hypertendues' J. Rech. Sci. Univ. Lomé (Togo), 2005, série B, 7(2) : 53-58. C 2- Communications Scientifiques : Communications par Posters : * Consequences of Stroke on the walking parameters of hemiparesis patients in Borgou (Benin). Oscar D. Aze, Thierry Adoukonou, Barnabé Akplogan, Hermès Gbaguidi, Etienne Ojardias, Xavier Devillard, Pascal Giraux. ISPRM (Paris, 8 au 12 juillet 2018). * Structural and physiological muscle changes after post-stroke hemiplegia : A systematic review. Aze O, Odjardias E, Devillard X, Akplogan B, Calmels P, Giraux P. 31ème Congrès de la Sofmer (Saint Etienne, 2016). * Transient effects of a single transcranial direct current stimulation (tDCS) on gait performance in chronic hemiplegic patients. Oscar Aze ; Etienne Ojardias ; Davy Luneau ; Janis Mednieks ; Agnes Condemine ; Pascal Giraux. 20th International Conference on Functional Electrical Stimulation Society, IFESS2016. (La Grande Motte, 10 juin 2016). * Transient effects of a single transcranial direct current stimulation (tDCS) on gait performance in chronic hemiplegic patients. Oscar Aze ; Etienne Ojardias ; Davy Luneau ; Janis Mednieks ; Agnes Condemine ; Pascal Giraux. Congrès Jeunes Chercheurs de l'ED-SIS à Saint-Etienne (Faculté de Médecine, juin 2016). D Communications Orales : * Conséquences des AVC sur les paramètres de marche de patients hémiparétiques dans le Borgou (Bénin). Oscar D. Aze, Thierry ADOUKONOU, Barnabé Akplogan, Hermès GBAGUIDI, Etienne Ojardias, Xavier Devillard, Pascal Giraux. XVIIIème Edition des Journées scientifiques Internationales de Lomé (Lomé, 8 au 13 octobre 2018). * Effets positifs de la stimulation corticale pas tDCS sur les performances de marche de patients hémiparétiques au stade chronique. 5ème Colloque de l'UAC des Sciences Cultures et Technologies. (28 au 03 octobre 2015). * Effets sur le rachis de 60 élèves de la disposition spatiale adoptée en Approche Par Compétence au Bénin. 1er Colloque International de l'Université de Parakou (27 au 29 octobre 2013). * 'Effets de l'entranement aérobie sur la pulsatilité artérielle chez des femmes hypertendues' Troisièmes Journées Scientifiques Internationales de Lomé (25 au 29 Octobre 2004). E TABLE DES MATIERES F Résumé . i Abstract . iii In Memorium . iv Dédicace . v Remerciements . vi Sommaire . ix Liste des illustrations . x Liste des abréviations . xii INTRODUCTION GENERALE . 13 RAPPELS SUR LA LITTERATURE. 19 I- Accident vasculaire cérébral et ses conséquences motrices . 20 I. 1- Rappel anatomique et physiologique sur le cerveau . 20 I. 1- Physiopathologie de l'AVC . 21 I. 1. 1- L'AVC Ischémique . 21 I. 1. 2- AVC Hémorragique . 22 I. 2- Séquelles consécutives à l'AVC . 22 II- Déconditionnement musculaire consécutives à l'AVC et impact sur la qualité de la marche de l'hémiparétique . 23 Structure du muscle . 23 II. 1- Conséquences musculaires de l'AVC . 24 II. 2- II. 3- Perturbation de la marche chez l'hémiparétique . 25 II. 3. 1- Rappel sur la marche normale . 25 II. 3. 2- Dysfonctionnement de la Marche chez l'hémiparétique . 28 III- Plasticité cérébrale et techniques de stimulation corticale non invasive . 29 III. 1- III. 2- III. 3- l'hémiparétique La plasticité cérébrale . 29 La stimulation corticale non invasive et la tDCS . 30 Stimulation corticale par tDCS : réhabilitation motrice et restauration de la marche chez 32 IV- Réentranement et performance à la marche chez l'hémiplégique . 34 IV. 1- IV. 2- IV. 3- Techniques de réentranement à la marche chez l'hémiplégique . 34 Avantages physiologiques du réentranement à la marche de l'hémiplégique . 35 Réentranement et performance de marche chez l'hémiplégique . 36 OBJECTIFS . 38 RESULTATS . 40 ETUDE 1 : Retentissements musculaires consécutifs à la survenue d'une hémiplégie vasculaire : revue de la littérature . 42 Résumé . 44 G Abstract . 45 Introduction . 46 Méthodes . 47 1. 2. 3. Sélection des études . 47 Extraction des données et évaluation de qualité . 48 Résultats . 49 Devenir du muscle suite à un AVC sur le plan structurel, histologique et biochimique : . 49 Devenir du muscle sur le plan physiologique neuromusculaire . 53 Conséquences des modifications au plan fonctionnel . 55 Discussion . 58 Conclusion . 62 Références . 63 Table 1 : Qualitative analysis . 69 Etude 2 : Performances de marche de patients hémiparétiques chroniques d'origine vasculaire : étude comparative à partir de parcours de soins . 80 Abstract . 83 Introduction . 84 Méthodes . 86 Participants et cadres d'étude . 86 Procédures . 87 Evaluation fonctionnelle . 87 Evaluation de la marche . 87 Analyse statistique . 87 Considération éthique . 88 Résultats . 88 Discussion . 97 Conclusion . 101 Références . 101 Etude 3 : The effects of anodal tDCS on the walking performance of chronic hemiplegic patients . 108 Abstract . 110 Introduction . 111 Methods . 112 Study design . 112 Participants . 112 Protocol . 115 Hotspot determination . 116 Gait evaluation . 116 Statistical analysis . 117 Results . 118 H Discussion . 126 Conclusion . 128 Authorship Statement . 128 Bibliography . 128 Etude 4 : Rééducation post-AVC associant tDCS, entranement aérobie et marche sur tapis. Faisabilité et bénéfices. . 132 Résumé . 134 Abstract . 135 Introduction . 136 Méthodes . 137 Type d'étude et cadre : . 137 Population : . 137 Protocole expérimental : . 138 Plan expérimental : . 138 Evaluations . 139 Programme de réadaptation : . 140 Analyse statistique : . 141 Résultats . 141 Discussion . 147 Conclusion . 151 Références . 151 DISCUSSION GENERALE . 156 CONCLUSION . 163 PERSPECTIVES . 165 REFERENCES . 168 VALORISATION SCIENTIFIQUE DES TRAVAUX . A 1- Publications Scientifiques . B - Article Publié provenant de la Thèse : . B - Articles provenant de la Thèse en cours de Soumission : . B 2- Communications Scientifiques : . D Communications par Posters : . D Communications Orales : . E TABLE DES MATIERES . F I J | HAL | Scientific |
L'accompagnement des families touchées par le sida a l'Association Sol En Si | WMT16 | Scientific |
4 Bordon, Hants GU35 9QE UK Riga LV-1048 United Kingdom Tel. : 371 7 892 006 Tel. : 44 1420 478 301 | EMEA_V3 | Medicinal |
Allocution nécrologique du président O. Garand à la mémoire de M. le Dr Frantz Adam, membre honraire de notre société | WMT16 | Scientific |
Après dilution des solutions intraveineuses, TRISENOX est chimiquement et physiquement stable pendant 24 heures, entre 15C et 30C, et 48 heures conservé au réfrigérateur (entre 2C et 8C). | EMEA_V3 | Medicinal |
L' aiguille doit être enfoncée à l' extrémité de la seringue en tournant d' un quart de tour (90) pour sécuriser l' attache. | EMEA_V3 | Medicinal |
Le diverticule de l'urèthre chez la femme | WMT16 | Scientific |
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La cytométrie en flux en immunologie et en hématologie : quelques aspects pratiques essentiels | WMT16 | Scientific |
Exercises et diagnostic électrocardiographiques | WMT16 | Scientific |
Etiquette flacon pour Cozaar Comp 100 mg/ 12, 5 mg, comprimé pelliculé en flacon HDPE | EMEA_V3 | Medicinal |
Étude de l'implication des cellules musculaires lisses vasculaires dans la distensibilité et le phénotype thrombotique dans des modèles murins Karima Ait Aissa To cite this version : Karima Ait Aissa. Étude de l'implication des cellules musculaires lisses vasculaires dans la distensibilité et le phénotype thrombotique dans des modèles murins. Médecine humaine et pathologie. Université de Lorraine, 2012. Français. NNT : 2012LORR0202. tel-01749612 HAL Id : tel-01749612 Submitted on 29 Mar 2018 HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers. L'archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d'enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés. AVERTISSEMENT Ce document est le fruit d'un long travail approuvé par le jury de soutenance et mis à disposition de la communauté universitaire élargie. l'ensemble de Il est soumis à la propriété intellectuelle de l'auteur. Ceci implique une obligation de citation et de référencement lors de l'utilisation de ce document. D'autre part, toute contrefaçon, plagiat, reproduction illicite encourt une poursuite pénale. Contact : ddoc-theses-contact@univ-lorraine. fr LIENS Code de la Propriété Intellectuelle. articles L 122. 4 Code de la Propriété Intellectuelle. articles L 335. 2- L 335. 10 Ecole Doctorale BioSE (Biologie-Santé-Environnement) Thèse Présentée et soutenue publiquement pour l'obtention du titre de DOCTEUR DE l'UNIVERSITE DE LORRAINE Mention : Sciences de la Vie et de la Santé par Karima AIT AISSA Etude de l'implication des cellules musculaires lisses vasculaires dans la distensibilité et le phénotype thrombotique dans des modèles murins Date de soutenance : 7 décembre Membres du jury : Rapporteurs : Pr Philippe NGUYEN Dr Mary OSBORNE Examinateurs : Pr Denis WAHL Dr Zhenlin Li PUPH, EA 3801, Reims Chargé de recherche, Inserm U698 Paris PUPH, UMR-S 961, Nancy Directeur de recherche, UMPC, Paris Dr Véronique REGNAULT Chargé de recherche, UMR S 961, Nancy Dr Patrick LACOLLEY Directeur de recherche UMR S 961, Nancy - UMR S 961 Risque cardiovasculaire, rigidité fibrose et hypercoagulabilité - Remerciements Je tiens à remercier le Dr Véronique REGNAULT, pour avoir encadré mon travail de thèse, son aide scientifique et humaine qu'elle m'a apportée durant ces 3 années. Je la remercie particulièrement pour tous ses conseils, sa disponibilité et pour tout ce qu'elle m'a appris. Je tiens à remercier également, mon co-encadrant de thèse, le Dr Patrick LACOLLEY qui m'a fait l'honneur de m'accueillir et m'a permis de réaliser ces travaux dans son laboratoire. Je lui suis très reconnaissante pour sa confiance, ses remarques et son soutien scientifique. Je tiens à remercier le Dr Mary OSBORNE, pour avoir accepté de juger ce travail de thèse en qualité de rapporteur. Qu'elle trouve ici le témoignage de ma sincère gratitude et de l'expression de mes remerciements. Je tiens à remercier le Pr Phillipe NGUYEN, pour avoir également accepté de juger ce travail de thèse en qualité de rapporteur. Qu'il trouve ici l'assurance de ma sincère reconnaissance et de mon profond respect. Je tiens à remercier le Pr Denis WAHL, pour avoir fait l'honneur de participer à ce jury en tant qu'examinateur. Je le remercie sincèrement pour ses conseils pour ce travail. Je tiens à remercier le Dr Zhenlin LI d'avoir fait l'honneur de participer au jury et accepté d'examiner ce travail de thèse. Je tiens à remercier très sincèrement le Dr Jean-Pierre MAX pour son implication et son soutien technique dans ces travaux. Je voudrais saluer le soutien, l'engagement et la disponibilité dont il a fait preuve tout au long de mon doctorat et qui m'ont permis d'avancer dans mes travaux de recherche. Je tiens à remercier le Dr Huguette LOUIS, pour toute son aide scientifique et expérimentale pour la réalisation de mon projet de thèse. Je tiens tout particulièrement à lui exprimer toute ma reconnaissance pour sa patience et sa présence dans des moments très difficiles et stressants. Je tiens à remercier le Dr Simon N THORNTON pour toutes les corrections en anglais et ses conseils scientifiques dans cette thèse. Je tiens à remercier mon collègue de bureau et de travail, Jérémy LAGRANGE, pour son Remerciements aide, son soutien et sa patience. Je tiens également à lui exprimer toute ma reconnaissance pour sa bonne humeur et son esprit positif dans les moments o le moral n'y était. Je tiens à remercier Gina, Anna, Z'hor, Anne, Natalia, Audrey, Laurent, Elodie, Natalie, et tous les membres du laboratoire d'Inserm U961 pour leurs soutiens, leurs bonnes humeurs et leurs conseils durant ces années de thèse. Je tiens à remercier tout particulièrement ma mère, mes frères, mon grand père et surtout mes oncles qui m'ont beaucoup soutenu et aidé durant ces 3 années comme dans toutes mes démarches, ma venue en France, mes études, mes ambitions. Cette thèse est un peu la votre, elle représente pour moi la reconnaissance de votre éducation car c'est grâce à vous si j'en suis là. C'est dans ces moments que celui là que je regrette le plus l'absence de mon père à qui je dois entièrement l'accomplissement de cette étape de ma vie. Je remercie également tous mes amis, Farid, Samia, Zohra, Nawal, Fahima, Dihia, Boubekeur, Katia, Hacène, Cathrine, Arnaud et beaucoup d'autres qui m'ont soutenu durant ces 3 années de thèse. Sommaire Sommaire Sommaire - 1 Liste des abréviations- 6 Contexte - 10 Etude bibliographique - 12 I. Le vaisseau- paroi artérielle - 12 I. 1. 1 Intima- Endothélium - 12 I. 1. 1. 1. Activité antithrombotique - 13 a. Inhibition de l'adhésion-agrégation plaquettaire - 14 b. Inhibition de la coagulation - 14 c. Action fibrinolytique - 15 I. 1. 2. Activité prothrombotique - 15 I. 1. 3. Contrôle du tonus vasculaire - 15 I. 2 Média - 18 I. 2. 1. Les cellules musculaires lisses vasculaires - 18 I. 2. 2. Rôle des facteurs mécaniques sur la différenciation des CML - 19 I. 2. 3. Marqueurs majeurs de différenciation dans les CML - 21 I. 3 Adventice - 22 II. Hémostase - 22 II. 1. Hémostase primaire - 23 a. Temps vasculaire - 23 b. L'adhésion plaquettaire- 23 c. L'activation plaquettaire- 24 II. 2 Les protéines de la coagulation - 26 II. 2. 1 Les facteurs de la coagulation - 26 II. 2. 2 Eléments cellulaires - 29 II. 2. 3. Les inhibiteurs de la coagulation - 30 II. 3. Hémostase secondaire - 31 II. 3. 1. Initiation - 32 II. 3. 2. Amplification et propagation du système - 33 II. 4. Régulation - 34 II. 5. Lieu de synthèse des différents facteurs - 34 II. 6. L'hémostase chez le rat - 35 III. Pathologies liées au vaisseau- vieillissement artériel- 37 III. 1 La rigidité artérielle - 38 1 Sommaire III. 2. La coagulation dans l'hypertension - 40 III. 3. Implication des CML dans la cascade de coagulation - 41 III. 4. Effets cellulaires de la thrombine sur le remodelage vasculaire - 42 III. 5. La dysfonction endothéliale - 46 III. 6. La réactivité vasculaire - 47 IV. Les modèles animaux - 49 IV. 1. Modèle d'hypertension - 49 IV. 1. 1. Un modèle de rat spontanément hypertendu - 49 IV. 1. 2. Rat spontanément hypertendu stroke prone - 50 IV. 1. 3. Rat Dahl sensible au sel - 50 IV. 1. 4. Modèles transgéniques d'hypertension - 51 IV. 1. 5. Rat hypertendu Borderline - 51 IV. 2. Modèle de caractérisation de la différenciation du muscle lisse - 52 Objectifs - 54 Matériels et méthodes - 56 I. Animaux - 57 II. Prélèvement de sang et d'organes- 57 III. Isolement des cellules endothéliales et des cellules musculaires lisses aortiques de rat 57 III. 1. Culture cellulaire- 58 III. 1. 1. Milieux de culture - 58 III. 1. 2. Croissance cellulaire - 59 III. 2. Immunocytochimie - 59 IV. Mesure de la génération de thrombine (Thrombinographie) - 59 IV. 1. Définition générale de la technique- 59 IV. 2. Préparation des spécimens plasmatiques (PRP-PPP-Pool de PPP) - 60 IV. 3. Conditions de la réalisation du test - 61 IV. 3. 1. Les paramètres thrombinographiques - 61 IV. 1. 2 Mesure de la génération de thrombine au niveau du plasma riche et pauvre en plaquettes - 63 IV. 1. 3. Mesure de la génération de thrombine à la surface de la paroi aortique, des CML et CE - 64 IV. 1. 3. 1. Anneaux aortiques de rat - 64 IV. 1. 3. 2. CML et CE - 64 V. Mesure des facteurs pro- et anticoagulants - 66 2 Sommaire V. 1 Mesure de l'activité procoagulante des phospholipides (PPA) - 66 V. 2. Mesure de l'activité du facteur tissulaire - 67 V. 3. Mesure de l'activité de TFPI - 68 V. 4. Dosage de la prothrombine (facteur II) - 69 V. 5. Dosage du fibrinogène (facteur I) - 69 V. 6. Dosages des complexes Thrombine/Anti-thrombine (TAT) - 69 V. 7. Dosage de l'antithrombine - 70 VI. Quantification de l'expression génique par PCR en temps réel (PCRq) - 70 VI. 1 Extraction des ARN - 70 VI. 2. Transcription reverse (RT) - 71 VI. 3. Réaction de PCR quantitative en temps réel (PCRq) - 71 VII. La fonction vasculaire chez l'animal - 72 VII. 1. Réactivité vasculaire sur carotide et mésentère de souris - 72 VII. 2. Réactivité vasculaire sur carotide de rat - 72 Résultats - 74 I. Analyse hématologique - 75 II. Etude de la coagulation in vitro - 76 II. 1. La coagulation au niveau du plasma - 76 II. 1. 1. Génération de thrombine dans le plasma - 76 II. 1. 2. Quantification des facteurs de coagulation dans le plasma - 81 II. 1. 3. Effet du FT sur le taux de thrombine générée dans du plasma - 83 II. 1. 4. Effet de la prothrombine et du TFPI sur l'ETP in vitro - 84 II. 2. 5. Expression hépatique des facteurs de coagulation FII et FV chez le rat SHR - 85 II. 2. La coagulation au niveau pariétal - 86 II. 2. 1. Génération de thrombine à la surface d'anneaux artériels - 87 II. 2. 2. Génération de thrombine à la surface d'anneaux aortiques - 89 II. 2. 3. Génération de thrombine à la surface des CE et des CML vasculaires - 91 II. 2. 3. 1. Effet du détachement des cellules par la trypsine sur l'activité procoagulante - 91 II. 2. 3. 2. Effet de la concentration en FT sur la génération de thrombine à la surface des CML - 92 II. 2. 3. 3. Effet de la PCa et du TFPI sur les paramètres thrombinographiques des CML - 93 II. 2. 4. Dosage des facteurs hémostatiques pariétaux - 94 III. Interaction coagulation et remodelage vasculaire - 95 III. 1. Expression des récepteurs de la thrombine par les CML vasculaires - 96 3 Sommaire III. 2. Effet de la thrombine sur la réactivité vasculaire - 97 III. 3. Etude du rôle des CML dans la rigidité artérielle - 98 III. 3. 1. Au niveau de l'artère carotide - 98 III. 3. 2. Au niveau de l'artère mésentérique - 101 Discussion - 105 Conclusion et perspectives - 114 Références- 117 Liste des figures - 138 Liste des tableaux - 141 Liste des publications - 142 4 Liste des abréviations Abréviations Ach ADP ADPase AKT AMPc AT ATP ATPase BSA CE CML DMEM DMSO EDRF EDTA EGF EPCR ERK ETP FAK FGF FII FN FT FVa FXa Acétylcholine Adénosine diphosphate Adénosine diphosphatase Protein kinase B Adénosine monophosphate cyclique Antithrombine Adénosine triphosphate Adénosine triphosphatase Bovine serum albumin (Albumine bovine sérique) Cellule endothéliale Cellule musculaire lisse Dulbecco's modified eagle's medium Diméthylsulfoxyde Endothelial derived relaxing factor (Facteur de relaxation dérivé de l'endothélium) Ethylene diamine tetraacetic acid (Acide éthylène diamine tétracétique) Epidermal growth factor (Facteur de croissance épidermique) Endothelial protein C receptor (Récepteur endothelial de la protéine C) Extracellular signal-regulated kinases (Kinases régulatrices du signal extracellulaire) Endogenous thrombine potential (le potentiel de thrombine endogène) Focal adhesion kinase (Kinase de l'adhésion focale) Fibroblast growth factor (Facteur de croissance du fibroblaste) Prothrombine Fibronectine Facteur tissulaire Facteur V activé Facteur X activé GAGs Glycosaminoglycanes Guanosine diphosphatase Acide-g-carboxyglutamique Glycoprotéine Glycogen synthase kinase-3 Guanosine triphosphatase GDP Gla GP GSK3 GTP 5 Abréviations HUVEC Human Umbilical Vein Endothelial Cells (Cellules endothéliales du cordon ombilicale humain) ICAM Intercellular adhesion molecule (Molécule d'adhésion intercellulaire) IL ILK Interleukine Integrin-linked kinase (Kinase liée à l'intégrine) JAK/STAT Janus kinase/signal transducers and activators of transcription (Kinase Janus/ transducteur de signal et activateur de transcription) JNK KHPM MAPK MEC MEK MEKK MK2 MKK MLK MMPs NO PAI-1 PAR PC PCa PCI PDGF PDH2 PDK c-Jun N-terminal kinases Kininogène de haut poids moléculaire Mitogen-activated protein kinase Matrice extracellulaire MAPK/ERK kinase MAPK/ERK kinase kinase MAP kinase-activated protein kinase 2 MAPK kinase Mixed-lineage kinase Métalloprotéases Monoxyde d'azote Plasminogen activator inhibitor 1 (L'activateur de l'inhibiteur du plasminogène) Protease-activated receptor (Récepteur activé par protéase) Phosphatidylcholine Protéine C activée Protein C Inhibitor (Inhibiteur de la protéine C) Platelet-derived growth factor (Facteur de croissance dérivé des plaquettes) Prostaglandine H2 3-phosphoinositide-dependent protein kinase (Protéine kinase dépendante de 3-phosphinositide) PDP Plasma dépourvu en plaquettes PECAM-1 Platelet endothelial cell adhesion molecule-1 Prostacycline Phényléphrine Phosphatidyl inositol diphosphate P21-activated kinase-interacting exchange factor PGI2 PHE PIP2 PIX 6 Abréviations PK PKC PLC PPA PPP PRP PS PSer PSGL-1 RGD ROCK SFK Prékallikérine Protein kinase C Phospholipase C Phospholipids procoagulant activity (Activité des phospholipides procoagulante) Plasma pauvre en plaquettes Plasma riche en plaquettes Protéine S Phosphatidylsérine P-selectin glycoprotein ligand 1 (Ligand de la glycoprotéine Selectine) ArginineGlycineAcide aspartique Rho-kinase Src familly kinases (Famille des kinases Src) SM-MHC Smooth muscle myosin heavy chain (La chane lourde de la myosine du muscle lisse SNP Sodium Nitropussiate SRF Serum response factor (Facteur de réponse au sérum) SRFSMKO Serum response factor smooth muscle knock out (Invalidé pour SRF) SVF TF TFPI TGF- TM TNF- t-PA TXA2 UK VCAM VEGF VP vWF -SMA Sérum de veau foetal Tissue factor (Facteur tissulaire) Tissue factor pathway inhibitor (L'inhibiteur de la voie du facteur tissulaire) Tumor necrosis factor- (Facteur tumoral de nécrose ) Thrombomoduline Tumor necrosis factor-alpha (Facteur tumoral de nécrose ) tissue Plasminogen activator (Activateur tissulaire du plasminogène) Thromboxane A2 Urokinase Vascular cell adhesion molecule (Molécule vasculaire d'adhésion cellulaire) Vascular endothelial growth factor (Facteur de croissance endothéliale vasculaire) Vésicules phospholipidiques Von Willebrand factor (Facteur de von Willebrand) -Smooth muscle actin (Actine du muscle lisse) 7 5 Contexte Contexte La rigidité artérielle et la pression pulsée ont une valeur prédictive dans la survenue des événements cardiovasculaires (CV), indépendamment des autres facteurs de risque (Kass et al. 2005 ; Lacolley 2009 ; Safar et Lacolley 2009). Les altérations de la rigidité artérielle ne peuvent être attribuées aux seules modifications du niveau de pression et/ou aux contenus en élastine et collagène. D'autres déterminants comme les attachements cellules-matrice, les intégrines, le stress oxydant et la fonction endothéliale pourraient être impliqués. Sur le plan de la coagulation, le rôle de la paroi artérielle et du flux soulevé par Virchow ne doivent pas être minimisés. Notre hypothèse est que les cellules musculaires lisses vasculaires (CML) interviennent dans la formation mais aussi l'inhibition de la thrombine. En effet, les CML possèdent plusieurs protéines impliquées dans les systèmes physiologiques d'inhibition de la génération de thrombine : l'inhibiteur de la voie du facteur tissulaire (TFPI), le récepteur endothélial pour la protéine C (EPCR) et la thrombomoduline (Bretschneider et al. 2007 ; Capliceet et al. 1998 ; Rabausch et al. 2005). La capacité des CML à servir de support pour la génération de thrombine (Flynn et al. 1997 ; Pathak et al. 2006 ; Campbell et al. 2009 ; Vidwan et al. 2010) nous ont conduit à envisager des études de relations entre remodelage vasculaire et coagulation. Une des propriétés majeures de la thrombine est le caractère pléiotropique de ses effets dans le compartiment sanguin et dans le compartiment pariétal. Un lien causal entre hypercoagulabilité et pathologie CV est suggéré par l'efficacité des traitements anticoagulants dans les maladies coronaires et les thromboses artérielles. L'âge induit des modifications structurales et moléculaires qui se traduisent par une rigidité progressive de la paroi. L'âge est également associé à une augmentation des évènements thrombotiques. Toutefois, ces 2 facteurs de risque sont le plus souvent étudiés indépendamment l'un de l'autre. Au laboratoire une corrélation significative entre la forme libre du TFPI et la vitesse de l'onde de pouls (VOP) ou la pression pulsée avait récemment été mise en évidence chez la femme ménopausée indemne de toute complication cardiovasculaire. Au plan fondamental, nous avons démontré que des déformations pulsatiles augmentent la synthèse et sécrétion de TFPI par des CML aortiques humaines et que cette augmentation est dépendante de l'amplitude des déformations (Regnault et al. 2011). Plusieurs données cliniques et expérimentales suggèrent des modifications de la balance hémostatique liées à des modifications quantitatives de facteurs individuels procoagulants ou anticoagulants en réponse à une élévation de la pression artérielle. Toutefois, il n'a pas été clairement établi si l'hypertension conférait un état prothrombotique dans le sang et dans la paroi. 9 9 Etude bibliographique Etude bibliographique I. Le vaisseau- paroi artérielle La paroi se compose de trois tuniques concentriques distinctes. A partir de la lumière vasculaire, se trouvent l'intima, la media puis l'adventice (figure 1) Figure 1 : Structure d'une artère. I. 1 Intima- Endothélium L'intima est constituée successivement de l'endothélium, de la membrane basale, de la couche sous-endothéliale et de la limitante élastique interne (Figure 2). Figure 2 : coupe longitudinale de la paroi artérielle 11 Etude bibliographique Les cellules endothéliales (CE) tapissent la surface interne de la paroi et forment une couche continue en contact avec le sang. Il s'agit de cellules aplaties (0, 3 à 0, 5 m d'épaisseur, environ 100 m de long et 10 m de large), dont le noyau en position centrale est d'autant plus saillant que la pression luminale est élevée. Elles sont sous forme de losange et leur juxtaposition forme un tapis arrangé en mosaïque. Leur grand axe est allongé dans le sens de l'écoulement sanguin (Tedgui et Levy, 1994). Des expériences réalisées sur des CE en culture confirment que leur orientation est déterminée par les forces de cisaillement appliquées à leur surface (Levesque et al. 1985). La surface luminale des CE est recouverte d'une mince couche de glycosaminoglycanes (GAGs) chargés négativement, formant le glycocalyx. Son rôle essentiel est de réaliser l'anti- thrombogénicité de la surface endothéliale. La lame basale est composée de microfibriles de collagène de type IV (environ 5 nm de diamètre) et de glycoprotéines. Un espace amorphe d'environ 40 nm d'épaisseur, la sépare de la membrane plasmique de la CE. Elle constitue un support et un guide lors de la régénération de l'endothélium (Levesque et al. 1985). L'endothélium présente des différences histologiques et fonctionnelles selon le type de vaisseau sanguin dont il est constitutif (Thorin et al. 1997). Trois types d'endothélium ont été décrits : continu, fenêtré et discontinu (sinusoïdal). L'endothélium continu se trouve dans les gros vaisseaux, les artérioles et la plupart des veinules. L'endothélium fenêtré existe dans les organes dont la fonction requiert un échange des fluides particulièrement efficace. L'endothélium discontinu se situe quant à lui dans les régions plus restreintes telles que le foie, la rate et la moelle osseuse. Loin d'être un simple filtre, l'endothélium régule un grand nombre de fonctions physiologiques (Barlovatz-Meimon et Adolphe 2003). I. 1. 1. Activité antithrombotique Une des fonctions principales de l'endothélium se situe au niveau de l'hémostase, par son implication dans les processus de de coagulation et de fibrinolyse. Les CE présentent une surface thromborésistante. Elles produisent des facteurs jouant un rôle dans l'inhibition de la coagulation, permettant ainsi sa régulation au niveau physiologique. Ce rôle peut être abordé à trois niveaux : a. Inhibition de l'adhésion-agrégation plaquettaire L'endothélium synthétise la prostacycline (PGI2) qui est un puissant antiagrégant et vasodilatateur (Michiels 2003 ; Agarwal et Gomberg-Maitland 2011 ; Kawabe et al. 2010). 12 Etude bibliographique Celle-ci inhibe l'adhésion des plaquettes activées par augmentation de leur contenu en adénosine monophosphate cyclique (AMPc). L'endothélium synthétise également le monoxyde d'azote (NO). Celui-ci, par son activité de facteur de relaxation dérivé de l'endothélium (EDRF pour endothelial derived relaxing factor) sur le tonus vasculaire, induit le relâchement des cellules musculaires lisses (CML) et inhibe ainsi que le recrutement et l'adhésion des plaquettes (Vanhoute 2010 ; Freedman 2008). Enfin, la présence d'ecto-enzymes de type adénosine diphosphatase (ADPase) et adénosine triphosphatase (ATPase) à la surface de l'endothélium permet de neutraliser rapidement l'adénosine diphosphate (ADP) et l'adénosine triphosphate (ATP) libérées par les plaquettes lorsque ces dernières sont activées (Yamamizu et Yamashita 2011). b. Inhibition de la coagulation La CE régule la coagulation par divers mécanismes complémentaires : 1) les CE sont riches en GAGs, des polysaccharides biochimiquement apparentés à l'héparine. D'une part, elles potentialisent l'action de l'antithrombine (AT) dans l'inhibition des facteurs activés (sérines protéases) de la coagulation en interagissant avec l'AT et le second cofacteur de l'héparine. Et d'autre part, elles accélèrent, par conséquence, l'inhibition de la thrombine (Taylor et Gallo 2006 ; Rau et al. 2007) ; 2) l'expression et la sécrétion de l'inhibiteur de la voie du facteur tissulaire (TFPI pour tissue factor pathway inhibitor) qui inhibe la voie extrinsèque de la coagulation (Maroney et Mast 2008) ; 3) l'expression des protéines impliquées dans le système anticoagulant dynamique de la protéine C activée (PCa) telles que la thrombomoduline (TM) et le récepteur endothélial pour la protéine C (EPCR pour Endothelial protein C receptor) (Van de Wouwer et al. 2004) ; 4) la synthèse de la protéine S (qui joue comme cofacteur de la PCa pour l'inactivation du facteur Va et VIIIa de la coagulation et qui a un effet anticoagulant propre) (Dahlbck 2007). c. Action fibrinolytique La CE produit l'activateur tissulaire du plasminogène (t-PA), et exprime des récepteurs à la fois pour le t-PA, l'urokinase (UK) et le plasminogène (Cromer et al. 2011 ; Michiels 2003 ; Collen et Lijnen 2009). Elle permet ainsi de focaliser l'action de ces enzymes sur la transformation du plasminogène en plasmine (responsable de la dissolution du dépôt fibrineux formé à la surface vasculaire) en présence du t-PA et de l'UK. Elle protège également ces enzymes de l'action spécifique des l'2- macroglobuline, et l'inhibiteur de l'activateur vasculaire du plasminogène et de l'UK l'2-antiplasmine, inhibiteurs comme 13 Etude bibliographique d'origine endothéliale (PAI-1 pour plasminogen activator inhibitor 1) et d'origine placentaire (PAI-2). I. 1. 2. Activité prothrombotique Suite à une lésion vasculaire responsable de la rupture de la continuité de l'endothélium et de la mise à nu du sous-endothélium thrombogène qui est alors exposé aux éléments procoagulants du sang, les processus d'hémostase primaire et de coagulation sont déclenchés. Cependant, il a été démontré que, même en absence d'une lésion vasculaire, et en présence de certains stimuli, l'endothélium possède une capacité prothrombotique, directe par synthèse des molécules pro-agrégeantes, procoagulantes et antifibrinolytiques, ou indirecte par l'expression des molécules d'adhérence pouvant impliquer des cellules circulantes à activité thrombogène. I. 1. 3. Contrôle du tonus vasculaire La CE module le tonus et la vasomotricité de la CML sous-jacente en libérant de nombreux facteurs de relaxation et de contraction. Dans les conditions normales, la libération des facteurs de relaxation, en particulier le NO, prédomine sur celle des facteurs de contraction (Figure 3). Le NO est synthétisé dans les CE à partir de l'arginine sous l'action de la NO synthétase qui catalyse son oxydation NADPH et oxygène-dépendante, en NO et L-citrulline (Palmer et al. 1988 ; Schmidt et al. 1988 ; Sakuma et al. 1988). Il existe au moins 3 isoformes de la NO synthétase codées par des gènes distincts (Moncada et al. 1991 ; Frstemann et al. 1993 ; Birks et al. 1997). Une grande proportion du NO produit au niveau des parois vasculaires saines est d'origine endothéliale (Moncada et al. 1991). Très labile, le NO diffuse, d'une part, vers la lumière vasculaire o il exerce un rôle antiagrégeant et anti-adhérent sur les plaquettes circulantes et, d'autre part, vers le pôle basal de l'endothélium o il provoque une relaxation des CML en augmentant le taux intracellulaire de guanosine mono phosphate cyclique (GMPc) (Ignarro et al. 1989). Le facteur endothélial hyperpolarisant (EDHF) dont la nature chimique n'est toujours pas connue, stimule l'ouverture des canaux potassiques des CML entranant ainsi leur hyperpolarisation et leur relaxation (Nagao et Vanhoutte 1992). Il semble exister plusieurs EDHFs, qui pourraient correspondre dans certains vaisseaux aux acides époxyeicosatriénoïques, métabolites formés à partir de l'acide arachidonique par l'action du cytochrome P450 (Campbell et al. 1996 ; Miura & Gutterman 1998). 14 Etude bibliographique la Figure 3 : Libération de facteurs de relaxation d'origine endothéliale. L'activation des récepteurs endothéliaux induit un influx de calcium dans le cytoplasme des CE. Lorsque les agonistes activent les CE, une augmentation de l'inositol phosphate (IP3) pourrait contribuer à l'augmentation du calcium (Ca2 ) cytoplasmique en induisant sa libération par le réticulum endoplasmique (RE). Après interaction avec la calmoduline, le Ca2 active la NO synthétase (NOS) et entrane facteur endothélial hyperpolarisant (EDHF). L'augmentation du Ca2 accélère également la formation de prostacycline (PGI2) à partir de l'acide arachidonique (AA) par la voie de la cyclooxygénase. Le NO provoque la relaxation en activant la formation de guanosine mono phosphate cyclique (GMPc) à partir du guanosine triphosphate (GTP). La prostacycline provoque la relaxation en activant la formation d'adénosine mono phosphate cyclique (AMPc) à partir de l'adénosine triphosphate (ATP). L'EDHF provoque l'hyperpolarisation et la relaxation en ouvrant les canaux potassiques (K ) (d'après Vanhoutte et al, 1995). libération de 15 Etude bibliographique L'action vasodilatatrice de la PGI2, dérivée de l'acide arachidonique, s'opère par une élévation du taux intracellulaire d'AMPc. Les effets de la PGI2 sont intimement liés à ceux du NO. La PGI2 facilite la libération endothéliale de NO qui, en retour, potentialise l'action de la PGI2 au niveau musculaire lisse par inhibition de la phosphodiestérase (Delpy et al. 1996). Toutefois, la contribution de la PGI2 à la relaxation endothélium-dépendante est beaucoup moins importante que celle du NO (Lscher & Vanhoutte 1990 ; Shimokawa et al. 1995). La vasoconstriction endothélium-dépendante résulte de la libération de substances telles que la prostaglandine H2 (Auch-Schwelk et al. 1990 ; Tesfamariam et al. 1990), les radicaux libres dérivés de l'oxygène (Shimizu et al. 1994), l'angiotensine II, le thromboxane A2 (TXA2) et l'endothéline-1. L'endothéline-1 augmente l'action d'autres substances vasoactives telles que l'angiotensine II, la norépinephrine, la sérotonine, et participe à l'activation des leucocytes et des plaquettes (Lscher et al. 1996). I. 2 Média Délimitée par les lames limitantes élastiques interne et externe, la média est essentielle dans la détermination des propriétés élastiques de la paroi. Elle ne contient généralement que des CML vasculaires, s'appuyant sur une matrice extracellulaire (MEC) composée en majeure partie d'élastine, de collagène et de protéoglycanes (Wolinsky et Glagov 1967). La média des artères élastiques se présente comme un empilement de faisceaux (ou feuillets) musculo- élastiques (Clark et Glagov 1985). Chaque feuillet consiste en un groupe de CML et de fibres de collagène délimitées par des fibres élastiques orientées suivant le grand axe des cellules (Figure 2). Le nombre de ces feuillets augmente avec le diamètre artériel et le poids (Wolinsky et Glagov 1967). Cette disposition permet une distribution plus ou moins uniforme des contraintes mécaniques au sein des vaisseaux. I. 2. 1. Les cellules musculaires lisses vasculaires (CML) Les CML sont des cellules peu différenciées issues du mésoderme. Elles sont arrangées de façon concentrique. Elles sont généralement fusiformes et uninuclées et mesurent de 2 à 5 m de diamètre pour une longueur très variable selon le tissu. In vivo, les CML représentent la composante cellulaire principale de la paroi vasculaire. Les CML sont continuellement exposées à un étirement cyclique constant résultant du flux sanguin pulsatile et de la compression du vaisseau due à un amincissement de la paroi pendant son gonflement. Les CML transforment cette stimulation mécanique en signaux intracellulaires par des mécano-capteurs comme les intégrines, les récepteurs tyrosine 16 Etude bibliographique kinases et les canaux ioniques (Haga et al. 2007). Il a été démontré que la mécanotransduction des signaux via les intégrines, est responsable de la modulation du phénotype de CML et de leurs fonctions régulant ainsi la différenciation, la prolifération, l'apoptose, la migration et la réorganisation de la MEC. En particulier, la mécanotransduction cellulaire induit une expression rapide et transitoire de molécules régulatrices telles que des facteurs de transcription (c-Fos, Sp1, Egr1), des molécules de signalisation (JNK, P38, ERK) des facteurs de croissance (FGF-2, PDGF) et des protéines du cytosquelette (Caldesmone, SM-MHC) (Chapman et al. 2000 ; Cheng et al. 2007 ; Albinson et Hellstrand 2007 ; Qu et al. 2007). De plus, lorsque les CML vasculaires sont soumises à des forces mécaniques cycliques, la thrombine peut induire des effets cellulaires sur ces CML par l'intermédiaire de son récepteur activé par protéase de type 1 (PAR1 pour protease-activated receptor 1) (Nguyen et al. 2001). Nous avons récemment montré que l'application d'un stretch mécanique (10%, 1 Hertz) pour plus de 1 heures augmente la production et la sécrétion du TFPI par les CML vasculaires in vitro (Regnault et al. 2011). Ainsi, les forces d'étirement mécaniques cycliques pourraient moduler l'expression de protéines de coagulation au niveau des CML vasculaires, et par conséquence, la génération de thrombine à leur surface. I. 2. 2. Rôle des facteurs mécaniques sur la différenciation des CML Plusieurs facteurs influencent la différenciation des CML : les interactions cellulaires notamment avec les CE, la MEC ainsi que les facteurs hémodynamiques et/ou des facteurs mécaniques. La signalisation de la différenciation en réponse aux contraintes mécaniques s'effectue en parallèle à l'activation de la voie de mitogen-activated protein kinases (MAP kinases) (Halka et al. 2008). Ainsi, il a été montré que l'étirement actif (direct ou indirect) agit sur des protéines comme les focal adhesion kinase (FAK) et Proto-oncogene tyrosine- protein kinase (Src) lors de l'adhésion focale des CML. Dans les artères, Src et FAK sont phosphorylées au niveau des intégrines, et sont essentielles à la (dé) polymérisation de l'actine. Ceci peut être régulé par la voie Rho/ Rho-associated protein kinase (ROCK). La voie Rho/ROCK induite par l'étirement va ainsi transmettre un signal du cytoplasme au noyau en entranant l'activation du serum response factor (SRF), un facteur de transcription à domaine MADS, exprimé de manière ubiquitaire et notamment au niveau des fibres musculaires squelettiques. Il se fixe à l'ADN sous forme d'homodimère, sur des régions consensuelles, souvent régulatrices de gènes : les botes CArG, dont le motif est généralement CC(A/T)6GG. SRF est majoritairement impliqué dans la régulation des gènes nécessaires au développement et à la différenciation musculaire (Landerholm et al. 1999). SRF intervient 17 Etude bibliographique dans des processus aussi nombreux que variés. Il est au carrefour de différentes voies de signalisation qui lui permettent d'adapter son niveau d'expression et le choix de ses co- facteurs en fonction du contexte cellulaire. Dans les CML différenciées, SRF est impliqué dans le contrôle des gènes du cytosquelette, notamment l'-actine du muscle lisse (-SMA pour -smooth muscle actin), la chane lourde de la myosine du muscle lisse (SM-MHC pour smooth muscle-myosin heavy chain), les calponines, la troponine, la dystrophine ou la desmine (Mc Donald et Owens 2007). D'autre part, les signaux qui impliquent le cytosquelette jouent un rôle majeur dans la régulation de l'activité SRF sur ses gènes cibles (Olson et Nordheim 2010). Parallèlement, l'activation des extracellular signal-regulated kinases 1/2 (ERK1/2) de la famille des MAP kinases par la voie Rho/ROCK induit la prolifération des cellules (Figure 4). Ainsi, la croissance induite par l'étirement dans un phénotype contractile préservé est le fruit d'une double activation des voies de signalisation régulant la croissance et la différenciation (Hellstrand et al. 2005 ; Wozniak et al. 2009). Il a été montré que les contraintes mécaniques peuvent induire la prolifération (Wilson et al. 1993), la différenciation (Reusch et al. 1996) et l'apoptose (Wernig et al. 2003) des CML. Le phénotype cellulaire lui-même détermine aussi l'effet de l'étirement sur les CML (Su et al. 2006), en modifiant la structure et la fonction des CML (Shaw et al. 2003). Certains marqueurs des CML comme l'-SMA et SM-MHC, sont diminués lorsque les CML ont perdu leur phénotype contractile, et ce processus s'appelle modulation phénotypique (Owens 1996). Un exemple est celui de la formation de la néo-intima après une lésion de l'endothélium vasculaire induisant alors la migration et la prolifération des CML au détriment du phénotype contractile (Regan et al. 2000). Puisque les forces mécaniques sont transmises à l'intérieur des CML via les interactions des cellules avec la MEC, un environnement tissulaire intact est très important pour la réponse physiologique des cellules. Dans l'hypertension, la paroi artérielle devient plus épaisse et la lumière interne est réduite. Ce type de remodelage vasculaire est une façon de normaliser et de compenser le stress mécanique par unité de surface de la paroi (Lehoux et al. 2003). 18 Etude bibliographique Figure 4 : Différenciation et croissance des CML induit par l'étirement. Les CML sont constamment exposées aux contraintes mécaniques. Comparativement aux CE, l'étirement cyclique de la pression pulsée joue un rôle essentiel dans la modulation phénotypique des CML. La voie de signalisation de l'intégrine-Rho/ROCK induit une polymérisation d'actine, puis l'activation de facteurs (SRF) induit la transcription des gènes des marqueurs de la différenciation des CML. La différenciation maintient également le phénotype contractile des CML assurant sa fonction principale sur le plan mécanique. Par la voie de signalisation d'intégrine-FAK/Src, l'étirement cyclique peut aussi induire la prolifération via l'activation de la famille MAP kinases telles que ERK1/2. Adaptée d'après (Halka et al. 2008) I. 2. 3. Marqueurs majeurs de différenciation dans les CML L'état différencié de la cellule se caractérise ainsi par la présence de filaments contractiles de forme identique à celle observée dans les myocytes cardiaques, mais moins nombreux et moins organisés. L'état différencié de la CML se caractérise au niveau biochimique par l'expression de protéines contractiles, de protéines du cytosquelette et de protéines membranaires et matricielles qui lui permettent d'assurer sa fonction de base qui est la contraction. L'ensemble de ces protéines sert à caractériser le niveau de différenciation de la CML (Owens 1995). 19 Etude bibliographique Cet état contractile des CML est le reflet d'un programme de différenciation qui permet l'expression de protéines, comme -SMA, SM-MHC, smootheline et heavy chain of caldesmon (H-caldesmone) etc. , formant un appareil contractile caractéristique des CML (Hellstrand et al. 2005). I. 3 Adventice L'importance de l'adventice est très variable selon la localisation. Dans l'aorte, l'adventice est peu développée, à l'inverse de l'artère mésentérique ou de l'artère rénale. En général, l'adventice est composée de faisceaux de fibres en collagène et est traversée de vasa vasorum et de filets de nerfs. Elle contient également, chez l'Homme, quelques fibres élastiques épaisses et des fibroblastes. Les vasa vasorum n'existent que dans les vaisseaux de diamètre supérieur à 200 m. Ils restent confinés dans l'adventice, tant que l'épaisseur de la média ne dépasse pas 0, 5 mm, ce qui correspond chez les mammifères à des artères de plus de 29 unités lamellaires. Au-delà, les vasa vasorum pénètrent dans la partie externe de la media. Il existe une exception toutefois, l'aorte abdominale humaine a une media de plus de 0, 5 mm d'épaisseur qui n'est pas vasculaire. Le réseau lymphatique adventitiel assure l'évacuation des substances provenant du sang et transportées à travers la paroi. Les fibres nerveuses vasomotrices de la paroi participent au contrôle du calibre vasculaire en provoquant essentiellement dans les artères de petit calibre soit une vasoconstriction soit une vasodilatation. Elles sont confinées dans l'adventice, à la limite de la media. La stimulation nerveuse des CML se fait par action directe des nerfs sur les myocytes situés dans la couche externe de la media, puis par transmission de l'excitation aux cellules sous-jacentes par couplage électrique entre les cellules. (cité par Tedgui et Levy 1994). 20 Etude bibliographique II. Hémostase L'hémostase regroupe un ensemble de processus complexes, et interdépendants, nécessitant la coopération de la paroi vasculaire, des cellules sanguines et des protéines plasmatiques ayant pour objectif de rétablir le flux sanguin en cas de thrombose, mais également de colmater les fuites pouvant apparatre dans le circuit vasculaire. Elle se déroule en trois grandes étapes : l'hémostase primaire qui dure 3 à 5 minutes avec formation d'un agrégat plaquettaire, l'hémostase secondaire (ou la coagulation sanguine) qui est subdivisée en voies extrinsèque et intrinsèque, de 5 à 10 minutes, qui permet la consolidation de cet agrégat par de la fibrine et la fibrinolyse qui permet en 48 à 72 heures la dégradation du caillot et le retour à une circulation sanguine normale. Le terme coagulation , plus restrictif, sous entend l'ensemble des phénomènes qui permettent la formation du caillot, à savoir hémostases primaires et secondaires. L'ensemble de ces phénomènes doivent être très finement ajustés pour permettre l'équilibre entre les réactions pro et anti-coagulantes : la balance hémostatique. II. 1. L'hémostase primaire C'est le processus aboutissant à la formation d'un agrégat plaquettaire (ou thrombus blanc, ou encore clou plaquettaire). Elle est suffisante pour arrêter l'hémorragie au niveau des petits vaisseaux, insuffisante mais indispensable pour freiner l'hémorragie au niveau des plus gros vaisseaux. Le clou plaquettaire est fragile et devra être consolidé par le réseau de fibrine au cours de l'hémostase secondaire. a. Temps vasculaire Il y a au niveau du vaisseau lésé une vasoconstriction immédiate, tout d'abord passive, lié à l'élasticité de la paroi, puis active, par contraction des fibres musculaires lisses par réflexe sympathique, accrue par la libération de substances humorales : adrénaline, sérotonine. Cette vasoconstriction peut réduire jusqu'à 30% le calibre du vaisseau lésé, diminuant la fuite sanguine et ralentissant le débit sanguin, ce qui favorise les interactions entre plaquettes et endothélium. 21 Etude bibliographique b. L'adhésion plaquettaire Elle s'effectue au sous endothélium exposé, en faisant intervenir essentiellement la GP Ib/ IX de la membrane plaquettaire, le vWF, et certaines structures du sous endothélium, surtout les fibres de collagène de type III et IV et les micro-fibrilles. Le vWF sert de pont entre la plaquette et le sous endothélium. Il y a d'abord fixation du vWF aux fibres de collagène. Il en résulte une modification de la configuration spatiale de la molécule de vWF et sur ce facteur modifié vient s'amarrer la plaquette par l'intermédiaire de la GP Ib/IX comme elle peut se fixer directement sur l'intégrine GPIa IIa (Figure 5). Figure 5 : Adhésion plaquettaire (d'après M. Vasse, 2007) c. L'activation plaquettaire Initialement discoïdes, les plaquettes vont devenir sphériques et volumineuses par l'absorption d'eau, puis s'étalent et émettent des pseudopodes, et expriment à la surface de leur membrane un certain nombre de protéines (GPIIb IIIa (IIb3) et GMP140). L'agrégation des plaquettes est définie comme la propriété des plaquettes à adhérer les unes aux autres, sous l'effet d'un stimulus pour former des agrégats cellulaires. De nombreuses substances sont capables in vitro et probablement in vivo d'induire une agrégation plaquettaire : ADP, collagène, thrombine adrénaline, sérotonine, acide arachidonique, thromboxane A2, trypsine, complexes immuns, et le Platelet Activating Factor (PAF). L'agrégation plaquettaire nécessite la présence de fibrinogène et du complexe GPIIb-IIIa stabilisé par le Ca : en effet, après activation plaquettaire, le complexe GPIIb-IIIa est modifié structuralement ce qui le rend capable de fixer le fibrinogène circulant et permet 22 Etude bibliographique l'agrégation des plaquettes entre elles. C'est un phénomène actif nécessitant de l'énergie fournie par l'ATP et l'ADP intragranulaires. A ce stade, l'agrégation est encore un phénomène réversible car le fibrinogène peut encore se détacher de son récepteur et libérer les plaquettes dans la circulation. Puis les plaquettes produisent le thromboxane A2 et libèrent le contenu de leurs granules, ce qui amplifie le phénomène d'agrégation plaquettaire et le rend irréversible. Entre autres, la modification de la concentration intracytoplasmique de Ca permet le changement de conformation du complexe GPIIb-IIIa et sa liaison au fibrinogène. La sécrétion de protéines adhésives (thrombospondine, vWF, et fibronectine) assure l'irréversibilité de l'agrégation et la consolidation du clou plaquettaire ainsi formé. (Figure 6). Figure 6 : Activation et agrégation plaquettaire (d'après M. Vasse, 2007) 23 Etude bibliographique II. 2 Les protéines de la coagulation II. 2. 1 Les facteurs de la coagulation Les facteurs de coagulation répertoriés dans le tableau 1 ont été désignés par un numéro en chiffre romain par un comité international de standardisation en 1954 (Boneu et al. 1997). Une fois ces facteurs activés, le numéro en chiffre romain est accompagné d'un suffixe a . Sur le plan fonctionnel, les facteurs de la coagulation se répartissent en trois groupes : Les zymogènes : Ces facteurs sont présents sous forme de précurseurs inactifs (zymogène) dont l'activation correspond à une protéolyse limitée et spécifique de la protéine qui devient une enzyme. Les facteurs II, VII, IX, X, XI ainsi que la prékallikréine sont des zymogènes de sérine protéase dont le site catalytique, masqué tant que la protéine n'est pas activée, est situé au niveau de la partie carboxy-terminale de la molécule. Le FXIII (tétramère 22) est le zymogène d'une transglutaminase dont le site catalytique est situé sur les deux sous-unités . De plus, les FII, FVII, FIX, et FX sont des protéines vitamines K-dépendantes. La vitamine K est le cofacteur d'une enzyme, la carboxylase, qui convertit des résidus d'acide glutamique en acide - carboxyglutamique dans la région amino-terminale de ces protéines. Les résidus Gla sont indispensables à l'activité de ces protéines. Ils permettent leur liaison au niveau des phospholipides anioniques en présence de calcium. La protéine C (PC) et la PS sont également des protéines vitamine K-dépendantes. Attachés au domaine Gla, la prothrombine (FII) porte deux domaines kringles (K1 et K2) alors que les FVII, FIX et FX portent deux domaines epidermal growth factor (EGF). Ces domaines permettent d'établir des interactions entre les différentes protéines de la coagulation de manière à former des complexes. Les FXI, FXII ainsi que la prékallikréine ne sont pas vitamine K-dépendants. Ils portent néanmoins au niveau de la région N-terminale des domaines leur permettant de se lier aux surfaces phospholipidiques ainsi qu'aux protéines de la coagulation. Les cofacteurs : Les facteurs V, VIII, et le kininogène de haut poids moléculaire (KHPM) sont des cofacteurs enzymatiques et non des zymogènes. Les facteurs V et VIII sont des glycoprotéines de grande taille de structure très proche. Ils comportent trois domaines A et deux domaines C, répartis entre les régions amino-terminale et carboxy-terminale des molécules et séparés par une région de connexion, différente entre les deux molécules et très sensible à la protéolyse, surtout pour le facteur VIII. Cette protéolyse est responsable de l'existence de fragments du 24 Etude bibliographique FVIII et du FV de plus petites tailles. Ces fragments sont générés par excision d'une partie de la région centrale. Le KHPM est une protéine monocatanaire dont la structure est différente de celle des facteurs V et VIII, mais qui se comporte également comme un cofacteur. Pour être actif, il lui suffit simplement d'être fixé sur une surface électronégative, telle que le verre ou le kaolin in vitro ou le sous-endothélium in vivo. Pour acquérir leur rôle de cofacteurs le FV et le FVIII doivent être activés par la thrombine ou le FXa. L'activité protéolytique des facteurs de la coagulation (FVIIa, FIXa et FXa) est négligeable en absence de calcium, de phospholipides et de leur cofacteur (le facteur tissulaire (FT), le FVa et le FVIIIa) (Butenas et Mann 2002). Le substrat de la thrombine Le fibrinogène est le précurseur de la fibrine. Il interviendra dans l'hémostase primaire mais aussi dans la coagulation. Cette molécule est un dimère. Chaque monomère est composé de trois chanes (alpha, bêta, gamma). La molécule du fibrinogène comporte un domaine central E et deux domaines latéraux D. 25 Etude bibliographique Tableau 1 : Les protéines plasmatiques de la coagulation et leurs principaux inhibiteurs. Facteurs de coagulation Nom PM (Da) Fonction Fibrinogène Prothrombine Proaccélérine Proconvertine Anti-Hémoph A Anti-hémoph B Stuart Rosenthal Hageman Stabilisant fibrine Facteur tissulaire Protéine C Protéine S Thrombomoduline la Antithrombine Récepteur endothélial de protéine C Inhibiteur de la voie du facteur tissulaire Facteur Von Willebrand 333000 72000 330000 51000 330000 55000 59000 160000 80000 300000 37000 62000 80000 60300 58200 Substrat Zymogène Procofacteur Zymogène Procofacteur Zymogène Zymogène Zymogène Zymogène Zymogène Cofacteur Zymogène Cofacteur Cofacteur Inhibiteur 46000 Inhibiteur 42000 Inhibiteur 270000 Cofacteur Facteur I Facteur II Facteur V Facteur VII Facteur VIII Facteur IX Facteur X Facteur XI Facteur XII Facteur XIII FT PC PS TM AT EPCR TFPI vWF Concentration (g/mL) 200/400 100 10 0. 5 0. 1 5 10 5 30 20 0 5 25 0 150 100 5-20 10 Lieu de synthèse Foie Foie Foie Foie Foie Foie Foie Foie Foie Foie Divers types cellulaires (CE, CML) Foie Foie CE et CML Foie Surface des CE, CML CE, CML, hépatocytes CE, mégacaryocytes 26 Etude bibliographique II. 2. 2 Eléments cellulaires La coagulation ne peut se dérouler sans la présence de surfaces anioniques fournies par les cellules (notamment les CE, les monocytes et les plaquettes) ou de certains de leurs constituants. Les CE et les monocytes, après stimulation par certaines cytokines ou des facteurs physico-chimiques, peuvent exprimer à leur surface le FT qui est l'élément déclenchant majeur de la voie extrinsèque de la coagulation. Lorsque les plaquettes sont activées, les phospholipides anioniques membranaires (notamment la phosphatidylsérine) sont externalisés et servent de surface de catalyse aux réactions de coagulation. Les plaquettes (tout comme les monocytes) peuvent aussi libérer dans le milieu plasmatique de petits fragments de membrane appelés microvésicules capables elles aussi de supporter le phénomène de coagulation et donc de l'amplifier. Enfin, les fibroblastes sont également capables d'exprimer le FT et de synthétiser tout comme les cellules musculaires de nombreux facteurs impliqués dans la coagulation. La coagulation est un phénomène de surface, les enzymes et les substrats se fixent sur les phospholipides chargés négativement via des ponts calciques (Figure 7 A). Les cofacteurs se fixent d'une part sur les phospholipides, d'autre part sur le substrat pour lesquels ils possèdent des sites de reconnaissance spécifiques. Cet arrangement concentre localement l'enzyme et le substrat en accélérant la réaction Exemple : complexe prothrombinase (Figure 7 B) . Figure A Figure B Figure 7 : Rôle des surfaces phospholipidiques dans les réactions enzymatiques de la coagulation. A) Principe des réactions enzymatiques de la coagulation sur les surfaces phospholipidiques. B) la coagulation est un phénomène de surface, exemple du complexe prothrombinase. 27 Etude bibliographique II. 2. 3. Les inhibiteurs de la coagulation La coagulation est un système soumis à une régulation permettant un maintien de la fluidité du sang. Il est très important pour l'organisme que les enzymes formés lors de l'activation de la coagulation (thrombine, FXa) ne circulent pas dans le plasma car ils risqueraient d'entraner une activation diffuse de la coagulation et un processus pathologique grave. Pour éviter ceci et maintenir la balance hémostatique, chaque facteur activé a son inhibiteur. Il existe trois systèmes inhibiteurs principaux : l'AT, le système PC, PS, et le TFPI. l'antithrombine (AT) est une serpine qui inhibe principalement la thrombine mais aussi le FXa, le FIXa et partiellement le FXIa. Son activité anticoagulante est augmentée de façon très importante par l'héparine (utilisé en thérapeutique) (Miletich JP et al. 1978). Les déficits en AT sont des maladies graves responsables de thromboses à répétition (thromboses veineuses, embolies pulmonaires). Il existe un autre inhibiteur de la thrombine dont l'importance physiologique est peu connue et probablement minime : le second cofacteur de l'héparine. le système Protéine C-Protéine S : La PC circule sous forme inactive. Elle peut être activée par la thrombine en PCa à condition que la thrombine soit fixée sur un récepteur appelé la TM. La PCa est un inhibiteur très puissant des facteurs Va et VIIIa. Son action est augmentée par une autre substance circulant dans le sang, la PS. Il existe des déficits en PC et PS exposant les sujets atteints à un risque de thrombose. Dans les substrats de la PCa, le plus important parat être le FVa. Certains individus présentent une anomalie du FV qui rend le FVa insensible à l'action neutralisante de la PCa, souvent appelée résistance à la PCa (RPCA). Cette anomalie moléculaire se situe sur le gène du FV et est appelée FV Leiden (ou mutation R506Q). Les sujets porteurs de cette mutation ont un risque augmenté de thromboses veineuses. la thrombomoduline : c'est une protéine transmembranaire exprimée par les CE et les CML. Elle fixe la thrombine, ce qui bloque ses interactions avec les autres protéines et modifie ainsi sa spécificité enzymatique (Esmon 1989 ; Dahlback et Villoutreix 2005 ; Ye et al. 1992) : la thrombine perd alors son activité procoagulante devenant incapable de coaguler le fibrinogène, d'activer les FV (Esmon et al. 1982) et FVIII ainsi que les plaquettes (Esmon et al. 1983) et acquiert des propriétés anticoagulantes en activant la PC en PCa (Esmon 2003 ; Weiler et Isermann 2003 ; Dahlback et Villoutreix 2005). La thrombine seule est capable d'activer la PC, cependant sa vitesse d'activation est environ 1000 fois plus importante en présence de TM (Perera 2000). De plus, la liaison de la thrombine à la TM induit une inhibition plus efficace de la thrombine par l'AT. L'accélération de l'inactivation de la 28 Etude bibliographique thrombine (la demi vie de la thrombine est d'environ 3 secondes) est complètement dépendante de la présence de chanes de chondroitine sulfate sur la TM (Esmon et al. 1999). le TFPI : c'est une protéine anticoagulante endogène, inhibitrice de protéase. Il est le seul régulateur connu de la voie dépendante du FT de la coagulation sanguine. Il est connu pour jouer un rôle important dans le contrôle de la thrombogenèse à la fois cellulaire et plasmatique. Le TFPI agit au niveau la phase d'initiation, il se lie au FXa puis forme un complexe quaternaire FT/FVIIa/FXa/TFPI. Le complexe FT/FVIIa est alors inhibé ce qui bloque la synthèse des FXa et FIXa et donc celle de la thrombine (Baugh et al. 1998 ; Broze et al. 1990). Les complexes FT/FVIIa ne peuvent être inhibés qu'après avoir initié la formation de FXa (Lwaleed et Bass 2006). II. 3. Hémostase secondaire (coagulation sanguine) La coagulation est une cascade de réactions enzymatiques ordonnées aboutissant à la formation de fibrine. L'enzyme centrale permettant de transformer le fibrinogène en fibrine est la thrombine. Le processus de formation de la thrombine est complexe avec une série d'activations enzymatiques. In vitro, la coagulation peut être initiée de deux façons différentes. La première dite voie extrinsèque de la coagulation, est l'exposition du sang au contact du FT qui semble prépondérante et essentielle in vivo. La seconde, connue sous le nom de voie intrinsèque est l'exposition du sang au contact d'une surface chargée négativement. Le déroulement de la coagulation in vivo ne respecte pas cette distinction voie intrinsèque voie extrinsèque. Cette conception duale de la coagulation correspond en fait aux processus de coagulation in vitro et est très utilisée pour l'exploration de la coagulation en biologie chimique car la voie intrinsèque (ou endogène) et la voie extrinsèque (ou exogène) sont respectivement explorées par le temps de céphaline activée et le temps de Quick. C'est donc sur ce schéma que pourra se faire le raisonnement diagnostique d'interprétation des tests de coagulation bien que ce schéma ne corresponde sans doute pas à la réalité in vivo. La coagulation se déroule en plusieurs étapes : l'initiation, l'amplification et la propagation. 29 Etude bibliographique II. 3. 1. Initiation Dans un vaisseau sain, le FT n'est pas disponible dans la circulation, c'est une protéine membranaire présente dans la tunique externe du vaisseau, qui est exprimée au niveau du site de la lésion vasculaire lors de la rupture d'un vaisseau. L'interaction entre le FVIIa, qui représente dans le milieu plasmatique 1 à 2 % de la concentration en FVII total (Morrissey et al. 1993), et le FT est l'élément déclenchant de la coagulation. La source de FVIIa est controversée. Il a été rapporté qu'il serait issu des cellules sanguines tels les leucocytes, les monocytes ou encore des microvésicules plaquettaires ou bien qu'il circulerait comme une protéine soluble [Butenas et al. 2005 ; Giesen et al. 1999 ; Osterud 2001). Le FVIIa non lié au FT n'a pas d'activité protéolytique pour les FIX et FX (Komiyama 1990) par masquage du site actif, ce qui lui permet aussi d'échapper aux inhibiteurs contenus dans le plasma. Le FVII est converti par protéolyse limitée en FVIIa par de nombreuses enzymes dont la thrombine, le FXa, le FIXa et le FXIIa. Le FVIIa active également le FVII en présence de FT (Nakagaki et al. 1991). Le complexe FT/FVIIa active les FIX et FX fixés sur la surface membranaire avec une efficacité plus importante pour le FX (Lawson et Mann 1991). Le FXa active à son tour la prothrombine à la surface des plaquettes activées ce qui permet la formation des premières molécules de thrombine (Figure 8). Figure 8 : Phase d'initiation de la coagulation (d'après Lecompte et al. 2006). 30 Etude bibliographique II. 3. 2. Amplification et propagation du système La thrombine amplifie alors immédiatement sa propre formation : (1) elle stimule l'activation des plaquettes augmentant ainsi la quantité de phospholipides membranaires nécessaires à la réaction en se fixant sur son récepteur PAR1 et en le clivant. (2) elle active les cofacteurs VIII et V ce qui permet d'accélérer l'activation du FX et du FII (FIXa-FVIIIa-Ca2 -phospholipides) et formation des deux complexes par ténase prothrombinase (FXa-FVa-Ca2 /-phospholipides). (3) elle peut aussi activer lentement le FXI qui active le FIX (Figure 9). La thrombine peut également activer d'autres cellules que les plaquettes, principalement les leucocytes et les cellules vasculaires qui contribuent aux mécanismes de réactions inflammatoires, de remodelage du vaisseau ainsi qu'à la cicatrisation. Figure 9 : Phases d'amplification et de propagation de la coagulation (d'après Lecompte et al. 2006). Lorsque la concentration en thrombine formée est suffisante, la thrombine convertit le fibrinogène en monomères de fibrine par clivage des fibrinopeptides A et B au niveau des domaines N-terminaux des chanes A et B respectivement. Les monomères de fibrine obtenus permettent de former un gel constitué de longs polymères. Il y a alors formation du caillot par accumulation de fibrine au niveau de l'agrégat plaquettaire. Le caillot est stabilisé par le FXIII lui-même activé par la thrombine. Cette activation est régulée par la fibrine qui sert de cofacteur et par le calcium. 31 Etude bibliographique II. 4. Régulation La coagulation est un système soumis à une régulation. Les réactions de coagulation sont limitées au niveau de la brèche vasculaire grâce à des systèmes de contrôle. Des inhibiteurs stoechiométriques circulant dans le plasma et qui neutralisent directement l'activité de protéases impliquées dans la coagulation (Figure 10). Figure 10 : Les inhibiteurs de la coagulation II. 5. Lieu de synthèse des différents facteurs (Tableau 1) La plupart des facteurs de coagulations, tels que le FI, FII, FV, FVII, FVIII et FX sont synthétisés au niveau du foie. D'autres facteurs sont synthétisés au niveau d'autres types cellulaires. C'est le cas en particulier du TFPI qui est produit principalement par la CE mais également par les hépatocytes, les CML (Caplice et al. 1998 ; Lwaleed et Bass 2006) et présent à de faibles concentrations dans le sang (Novotny et al. 1991). 32 Etude bibliographique II. 6. L'hémostase chez le rat Les facteurs de coagulation murins et leur fonction sont assez similaires aux facteurs de coagulations humains (Tableau 2). Les chanes de fibrinogène murin sont identiques à 70-90% au fibrinogène humain. Cependant, une séquence peptidique arginine-glycine-acide aspartique (RGD) au niveau domaine C du fibrinogène murin, se trouve absente dans le fibrinogène humain. La formation des fibrilles de fibrine à partir du fibrinogène humain et murin, par le FXIIIa, est similaire (Jirouskova et al. 2001) ainsi que les interactions entre plaquettes et intégrines IIb3 et M2 (Flick et al. 2004) in vivo. Cependant, le caillot de fibrine murin reste relativement plus résistant à la lyse par le plasminogène murin (Lijnen et al. 1994) Des études ont également montré que la séquence ADNc et peptidique de la prothrombine murine est très proche de l'humaine, avec une similitude de 81%. De même pour sa concentration plasmatique qui se trouve être similaire à celle de la prothrombine humaine (70 -140 g/mL) (Emeis et al. 2007). D'autre part, le gène de l'AT murin code pour une protéine avec une séquence peptique identique à 89% à la séquence de l'AT humaine. Quant à sa concentration plasmatique, elle est aussi assez comparable à celle retrouvée chez l'homme (environ 2 M). De plus, la comparaison des séquences géniques codantes pour les facteurs de coagulation FV, FVII, FVIII, FIX, FX, FXIII murins et humains, a montré des séquences identiques à environ 70% (Emeis et al. 2007). Il en est de même pour les systèmes inhibiteurs avec une plus forte similitude entre la PS et TFPI humain et murin. Ce dernier présente, cependant, deux formes de TFPI, et , issus d'un épissage alternatif (Chang et al. 1999). Le TFPI est fortement exprimé dans le placenta murin et le second se trouve être restreint aux tissus (Pederson et al. 2005 ; Chang et al. 1999) 33 Etude bibliographique Tableau II : Concentration et poids moléculaire des principaux facteurs de coagulation murins et leurs inhibiteurs (d'après Emeis et al. 2007) Facteur Fibrinogène chaine Fibrinogène chaine Fibrinogène chaine PM 61000 55000 50000 Concentration dans le plasma Modèle de déficience 2 mg/ml Hémorragie spontanée - - - - Prothrombine 70000 100 g/ml Facteur Tissulaire 33000 - L'inhibiteur de la voie du facteur tissulaire 35000 1-5 g/ml Facteur V 300000 4, 6 g/ml Facteur VII Facteur VIII Facteur IX Facteur X Facteur XIII 50000 - 52000 54000 83000 Facteur von Willebrand >300000 Thrombomoduline 62000 Protéine C Protéine S Récepteur endothélial de la Protéine C 52000 75000 27000 - - Antithrombine 52000 105 g/ml Hémorragie spontanée et mort embryonnaire Hémorragie spontanée et mort embryonnaire Hémorragie spontanée et mort embryonnaire Hémorragie spontanée et 50% de mort embryonnaire Hémorragie spontanée 270000 1 g/ml Hémorragie spontanée - - - - - Hémorragie occasionnelle Hémorragie spontanée et mort embryonnaire Hémorragie spontanée Hémorragie occasionnelle Mort embryonnaire et thrombose spontanée 12 mol/L Thrombose spontanée - Mort embryonnaire et thrombose spontanée Mort embryonnaire et thrombose spontanée Cependant, malgré toutes ces similitudes structurales, des études ont montré qu'une dose 100 fois plus élevée de thrombine est nécessaire pour provoquer une diminution du temps de 34 Etude bibliographique coagulation chez le rat par rapport à l'homme. D'autre part, les plaquettes du rat sont 4 fois moins sensibles à la thrombine que les plaquettes humaines Derian et al 1995 ; Sidhu et al. 1979). En outre, les effets des médicaments anticoagulants et antiplaquettaires sont différents chez les rats et les humains. Une dose 40 fois plus élevée de l'inhibiteur puissant du facteur Xa, DX-9065, est nécessaire pour inhiber la formation de thrombus chez le rat par rapport à l'homme (Hara et al. 1995). Dans une autre étude, le métabolite actif du prasugrel inhibe l'agrégation plaquettaire avec un IC50 3 fois plus élevé pour les rats par rapport à l'homme (Niitsu et al. 2005) D'après Gentry et al, les processus biochimiques de la génération de thrombine et la formation de fibrine restent, cependant, similaires entre les espèces (Gentry 2003). III. Pathologie liée au vaisseau - vieillissement artériel Le développement de la rigidité des gros troncs artériels, manifestation principale du vieillissement artériel, est considéré comme un facteur de risque indépendant de morbidité et de mortalité (Laurent et coll. 2001 ; Safar et coll. 2003). L'hypertension systolo-diastolique a toujours été considérée comme un accélérateur du vieillissement artériel (Safar et Benetos 2003 ; Safar et coll. 2003). Dans une étude longitudinale, Benetos et coll. ont démontré que l'évolution de la rigidité artérielle avec l'âge était 2 fois plus importante chez des sujets hypertendus que chez des sujets normotendus (Benetos et coll. 2002). Ces résultats démontrent qu'à long terme, l'hypertension systolo- diastolique est un accélérateur du vieillissement artériel et de la rigidité des gros troncs artériels. La pathophysiologie de l'hypertension essentielle et de ses complications semble reposer principalement sur l'inflammation et sur la dysfonction endothéliale. L'inflammation peut provoquer la dysfonction endothéliale et les deux sont impliquées dans la thrombogénèse et dans l'athérogénèse (Lip et al. 1998 ; Kakar et al. 2007). Ainsi, l'activation du système plaquettaire entrane la formation d'un thrombus qui va être renforcé du fait de l'état hypercoagulable. Le premier processus impliqué repose sur des mécanismes d'activation cellulaire et aboutit à l'agrégation plaquettaire. Le second processus est un système moléculaire qui aboutit à la transformation du fibrinogène en fibrine. Ainsi, dans la survenue d'une thrombose coronaire, 3 processus sont observables : 1) une diminution ou une perturbation du flux sanguin : la sténose coronaire ; 2) une lésion de la paroi du vaisseau : la plaque instable ; 3) une perturbation de l'équilibre hémostatique du 35 Etude bibliographique sang : la thrombogénicité. Dans les syndromes coronaires aigs (SCA), la rupture ou l'érosion de la plaque mettent en contact le sang circulant avec les éléments thrombogènes de la MEC, provoquant la génération de traces de thrombine, l'activation des plaquettes et la coagulation menant à la formation du thrombus. Dans les artères malades ayant des plaques d'athérome, la formation de plaque se déroule via différentes étapes, telles que la modification de la perméabilité endothéliale, la migration, la prolifération et l'apoptose des CML, la formation des cellules spumeuses, l'activation de lymphocytes T, la modification de l'adhésivité plaquettaire ou l'adhésion et l'accumulation de lymphocytes. Lorsque la plaque d'athérome devient instable, elle peut se rompre et sa rupture va produire des emboles, la circulation sanguine va les transporter et aggraver l'effet de thrombose in vivo. En ce cas, il existe souvent une augmentation de la tension artérielle induite par un changement de la circulation. Puis, les signaux mécaniques produits par le remodelage et la déformation artérielle seront transmis par les intégrines vers l'intérieur des cellules. III. 1. La rigidité artérielle La rigidité artérielle est un caractère principal du remodelage vasculaire hypertensif. Les propriétés mécaniques des gros troncs artériels dépendent du contenu de leurs principaux constituants en élastine (distensible), collagène (peu distensible) et CML (tonus musculaire) ainsi que des arrangements géométriques et des interactions mécaniques qui relient ces composants entre eux. La média, de par sa composition, est une tunique importante dans la détermination de l'élasticité pariétale artérielle globale (Nichols et O'Rourke 1998). Ses éléments constitutifs sont caractérisés chacun par un module élastique différent : il existe ainsi des éléments à faible module élastique (élastine, CML) et des éléments à fort module élastique (collagène). Le module élastique du collagène est 10 à 30 fois supérieur à celui de l'élastine et des CML (Burton 1954). Au sein de la média, la répartition et la quantification de ces différents éléments peuvent être étudiées histologiquement en deux (histomorphométrie, (Corman et coll. 1998) ou trois dimensions (microscopie confocale, (McGrath et coll. 1995). Les taux de collagène et d'élastine peuvent être également mesurés via le dosage de l'un de leurs acides aminés modifiés caractéristiques, respectivement hydroxyproline (Neuman et Logan 1950 ; Cantini et coll. 2001) et desmosine et isodesmosine (Giummelly et coll. 1999). 36 Etude bibliographique Elastine et collagène La composition relative en collagène et en élastine dans la média aortique est maintenue stable grâce à un processus lent mais dynamique de production et de dégradation par les CML vasculaires. L'élastine est une protéine élastomérique très extensible, vectrice des propriétés de distensibilité des gros troncs artériels. Dans la média, l'élastine est organisée en un réseau de lames élastiques continues, parallèles et concentriques (Wolinsky et Glagov, 1967). Le rôle physiologique des fibres de collagène est de maintenir l'intégrité de la structure vasculaire en résistant aux forces de traction des parois vasculaires (contraintes longitudinale, radiale et circonférentielle). En effet, les fibres de collagène sont très peu extensibles mais leur organisation en réseau les rend toutefois flexibles (Roveri et coll. 1978). De plus, les molécules de collagène sont immédiatement liées, pontées entre elles après leur formation afin de les rendre résistantes aux enzymes hydrolytiques. Les modifications des molécules de collagène ou de leurs liaisons induisent des pertes graves de la cohésion du tissu conjonctif pariétal. Cellules musculaires lisses vasculaires Les CML médiales jouent un rôle essentiel dans l'équilibre du processus de production et de dégradation de la MEC, puisqu'elles synthétisent aussi bien l'élastine et le collagène que les métalloprotéases matricielles (MMP), collagénases et élastases, qui catabolisent ces mêmes protéines. De plus, des études ont montré que la perte de la propriété élastique de la paroi artérielle peut résulter, entre autres, de changements dans les propriétés structurelles des CML (Qiu et al. 2010). Qiu et al. ont observé que la rigidité des CML, mesurée à la fois par microscopie à force atomique et dans un modèle de tissu reconstitué, est significativement augmentée dans l'aorte dans un modèle de singe âgé par rapport au jeune, en association avec l'expression accrue de l'actine du muscle lisse (SMA pour Smooth muscle Actin) et de l'intégrine 1. La rigidité des CML a été fortement réduite après le désassemblage du cytosquelette d'actine ou l'inhibition de la kinase de la chane légère de myosine (MLCK). Ces données suggèrent que l'augmentation de la rigidité vasculaire au cours du vieillissement est au moins en partie attribuable à des changements dans les CML intrinsèques. Cependant, l'utilisation de conditions de culture in vitro peuvent modifier profondément l'expression génique et ainsi influencer le phénotype de la cellule. Le traitement de la rigidité des gros troncs artériels chez les patients en utilisant les inhibiteurs calciques et les antagonistes des 37 Etude bibliographique récepteurs de l'angiotensine II réduit la rigidité artérielle dans hypertension (Mahmud et Feely 2002 ; Ishimitsu et al. 2009 ; Andreadis et al. 2010). Il a été montré précédemment que l'inactivation des composantes du cytosquelette seul ou de l'adhésion focale des CML telle que la desmine ou intégrine 1 modifie la rigidité artérielle (Lacolley et al. 2001 ; Louis et al. 2007). Plus intéressant, l'inactivation ciblée de Srf dans les lignées de muscles squelettiques au cours du développement entrane une absence de production de mésoderme chez les souris KO, suivie d'une létalité périnatale (Arsenian et al. 1998). SRF est donc nécessaire à la mise en place du sarcomère et à la maturation de la fibre musculaire squelettique. Cependant, une telle inactivation des gènes du cytosquelette au cours de l'embryogenèse est souvent partiellement compensée par l'augmentation d'autres composants du cytosquelette. MEC et interactions cellules-matrices Entre les fibres élastiques, se trouve la matrice interstitielle, composée de collagènes fibrillaires (majoritairement de type III), de glycoprotéines de structure (fibronectine, laminine) et de protéoglycanes (Robert 1987). Les glycoprotéines de structure sont des protéines d'adhérence, responsables des interactions entre la membrane cellulaire et les autres composants de la MEC (Yamada et coll. 1983). Ainsi, les liaisons entre les CML et la MEC impliquent des protéines d'adhésion du type fibronectine et leurs récepteurs membranaires, les intégrines, et constituent de véritables structures d'attachement nommées plaques denses (Gabella, 1984 ; Bezie et coll. , 1998a ; Lacolley et coll. 2002). Les branchements latéraux entre les fibres élastiques et la surface cellulaire permettent de cette façon de coupler chaque feuillet élastique au suivant. Les connections ainsi organisées coordonnent la tension des lames élastiques à la tension des cellules CML (Gabella, 1984). Le nombre d'attachements entre cellules et MEC pourrait influencer directement les propriétés mécaniques de la paroi en limitant la capacité de celle-ci à se déformer sous l'effet d'une contrainte. Bezie et ses collaborateurs ont mis en évidence une augmentation du nombre de liaisons cellules-matrice chez le rat spontanément hypertendu (SHR) par rapport au rat contrôle (Bezie et coll. 1998b). Ces auteurs suggèrent qu'il s'agirait d'un phénomène d'adaptation à l'hypertension pour maintenir un comportement mécanique des parois artérielles identique entre le rat hypertendu et normotendu en conditions isobariques (Bezie et coll. 1998a). En revanche, chez le rat SHR âgé, l'augmentation de la rigidité pariétale artérielle liée à l'âge pourrait être due à une augmentation des liaisons cellules matrice : le 38 Etude bibliographique vieillissement prendrait le pas sur le phénomène adaptatif et le nombre accru de liaisons cellules-matrice participerait à la rigidification de la paroi (Marque et coll. 1999). Il serait également possible qu'une augmentation du nombre de liaisons cellules-matrice influence l'augmentation de la rigidité pariétale artérielle avec l'âge chez le sujet normotendu mais cela doit encore être vérifié (Lacolley 2007). III. 2. La coagulation dans l'hypertension Bien que divers études cliniques et expérimentales tendent à montrer une altération de l'équilibre hémostatique dans le sang causé par des changements au niveau des facteurs individuels de coagulation, en présence d'une pression artérielle élevée il est encore difficile de savoir si l'hypertension, elle-même, confère un état prothrombotique dans le sang et dans la paroi vasculaire. À l'appui d'un état d'hypercoagulabilité, quelques études cliniques ont montré des concentrations plasmatiques plus élevées de FVII, de fibrinogène et des D-dimères de fibrine chez les patients hypertendus par rapport aux sujets normotendus (Arikan et Sen 2005 ; Junker et al. 1998 ; Lip et Li-Saw-Hee 1998). Cependant, une augmentation des quantités en AT et PC suggèrent plutôt le contraire, à savoir que l'hypertension peut promouvoir des systèmes anticoagulants. Chez différents modèles animaux d'hypertension spontanée ou induite tels que le rat spontanément hypertendu (SHR) et le rat avec une hypertension induite au deoxycorticosteron acétate, un état d'hypercoagulabilité a été démontrée par des niveaux élevés de complexe thrombine-antithrombine (TAT) ainsi que des D-dimères de fibrine. Ceci est appuyé par une augmentation des concentrations en FT (Corseaux et al. 2002) et une diminution de celle en TM (Sawada et al. 2003). Une augmentation de la concentration plasmatique en fibrinogène et prothrombine a également été montrée chez le SHR, ce qui tend à promouvoir une coagulation accrue malgré l'augmentation de la quantité d'AT (Gomibuchi et al. 2007). Chez le rat spontanément hypertendu stroke prone (SHRSP), la réduction de l'activité du FXa et du temps de prothrombine peuvent expliquer une atténuation de l'activation de la coagulation sanguine (Abumiya et al. 2000). Dans les modèles expérimentaux d'hypertension artérielle, la contribution directe des cellules vasculaires de la coagulation n'a pas été bien documentée. Des travaux précédents ont montré principalement une augmentation de l'expression vasculaire de TF et des molécules anti- fibrinolytiques (Corseaux et al. 2002). 39 Etude bibliographique Tableau III : La balance hémostatique dans des modèles d'hypertension. Modèle Facteur procoagulant Facteur anticoagulant Clinique x Augmentation en FVII x Augmentation en AT x Augmentation en Fibrinogène x Augmentation en PC x Augmentation en D-Dimères de fibrine x Augmentation en prothrombine x Augmentation en AT x Augmentation en Fibrinogène x Diminution en TM SHR x Augmentation en TAT x Augmentation en D-Dimères de fibrine x Réduction de l'activité FXa x Augmentation en x Réduction du temps de prothrombine inhibiteur C1 x Augmentation en FT x Augmentation en TAT x Diminution en TM avec l'âge x Augmentation en D-Dimères de fibrine SHR-SP Modèles à hypertension induite III. 3. Implication des CML dans la cascade de coagulation Longtemps, il a été considéré que la génération de thrombine ne peut se faire qu'en présence des plaquettes comme source de surfaces cellulaires ainsi que de certains facteurs de coagulation. Cependant, plusieurs études se sont intéressées à la génération de thrombine par les cellules vasculaires qui exposent des surfaces phospholipidiques et qui sont capables de synthétiser certains facteurs pro- et anticoagulants. Divers études ont montré que les CML pouvaient, en effet, synthétiser, de façon constitutive aussi bien qu'après stimulation, des facteurs pro-coagulants tel que le FT et / ou anticoagulants tels que le TFPI, la TM et l'EPCR. Parmi les agents qui peuvent moduler cette synthèse, on retrouve les facteurs de croissance (PDGF pour platelet-derived growth factor , FGF pour Fibroblast growth factor , sérum. etc), des agents mitogènes (thrombine, angiotensine II) et des cytokines inflammatoires (IL1, TNF-) qui permettent la mobilisation du calcium intracellulaire (Taubman et al. 1993 ; Caplice et al. 1998 ; Soff et al. 1991 ; Bretschneider et al. 2007). D'autres études ont rapporté que les CML peuvent même exprimer 40 Etude bibliographique certains facteurs de coagulation comme la prothrombine (McBane et al. 1997) et le FV (Rodgers 1988). Flynn et al (Flynn et al. 1997) ont montré une génération de thrombine à la surface des CML vasculaires apoptotiques humaines et de rat (en absence de plaquettes). Cette génération est inhibée en présence d'annexine V, de manière concentration dépendante, ce qui montre l'importance des phospholipides chargés négativement apportés par ces cellules pour accélérer les réactions enzymatiques. Pathak et al (Pathak et al. 2006) ont montré que la génération de thrombine à la surface des sections artérielles (dépourvues d'adventice) de l'artère mammaire humaine est inhibée à 75% en présence d'un anticorps anti-FT et que le pic de génération de thrombine (dans un plasma dépourvu en plaquettes) à la surface des CML aortiques humaines en présence de FT à 0, 6 pM est diminué de 74% en absence de FT. Par la suite, Campbell et al (Campbell et al. 2009), ont comparé la génération de thrombine et la formation de fibrine à la surface des CML aortiques humaines, des HUVEC (pour Human Umbilical Endothelial Cells) et des lignées de fibroblastes adhérentes, montrant que le pic de thrombine générée à la surface des fibroblastes et des CML est beaucoup plus important que celui généré à la surface des HUVEC. Ce résultat suggère que la différence d'activité du FT exprimée sur les trois types cellulaires est le mécanisme dominant. Toutefois, l'ensemble des mécanismes impliqués dans la génération et l'inhibition de la thrombine à la surface des CML vasculaires restent à élucider. III. 4. Effets cellulaires de la thrombine sur le remodelage vasculaire L'interface entre la coagulation et la paroi vasculaire est complexe, et la frontière entre ces deux systèmes ne peut pas être définie simplement. Il n'est pas surprenant, alors, que la molécule centrale de la coagulation sanguine, la thrombine, a aussi de profonds effets sur plusieurs aspects biologiques de la paroi vasculaire, comme la prolifération, la différenciation, la migration des CML ou des CE, la réponse inflammatoire, la production de la MEC, le développement vasculaire, l'athérogénèse et l'angiogénèse. (Patterson et al. 2001) Vu et al. ont découvert le premier récepteur de la thrombine, appartenant à la famille des récepteurs PARs (tableau IV) et maintenant dénommé PAR1. Un seul mécanisme est impliqué dans l'activation de ces récepteurs par une protéase (telle que la thrombine) : celle ci peut cliver l'extrémité extracellulaire du récepteur, libérant un peptide d'activation qui, à son tour, sert comme ligand pour le récepteur (PAR) et induit une signalisation transmembranaire aboutissant ainsi à la sécrétion de cytokines et de facteurs de croissance (Figure 11) (Vu et al. 1991). 41 Etude bibliographique Figure 11 : Mécanisme de l'activation de PAR1 par la thrombine (d'après Caughlin 2000) 42 Etude bibliographique Tableau IV : Les PARs dans le système vasculaire. (D'après Hirano 2007 et Hirano et Kanaide 2003). VCAM : l'adhésion cellulaire vasculaire molécule-1, ICAM : molécule d'adhésion intercellulaire Effets cellulaires Activateurs Inhibiteurs Thrombine Plasmine CE Plasmine Trypsine VIIa Xa PCa Cathepsine G Protéinase 3 Elastase x Relaxation x Contraction x Expression de P-Selectine, ICAM, VCAM x Angiogenèse x Perméabilité vasculaire PAR-1 CMLV x Contraction x Prolifération x Hypertophie x Production de MEC Développement du système vasculaire Activation plaquettaire (Homme et pas souris) VIIa Xa PCa Plasmine CE Cathepsine G x Relaxation Protéinase 3 Elastase x Contraction x Angiogenèse CMLV x Contraction Thrombine Cathepsine G Agrégation plaquettaire (souris) Elastase x Cofacteur pour l'activation de PAR-4 Thrombine Plasmine Agrégation plaquettaire (Souris et Homme) PAR-2 PAR-3 PAR-4 Au niveau physiologique, l'interaction de la thrombine avec son récepteur PAR1 dans les CML permet aux cellules de se relâcher et se contracter par la production des différentes molécules (Figure 11). Au niveau pathophysiologique, la thrombine peut agir comme un facteur de croissance participant à la régulation de la prolifération des CML dans le remodelage vasculaire. Ce remodelage intervient dans les processus d'athérosclérose, 43 Etude bibliographique d'hypertension et de resténose. Les récepteurs PAR1, 2 et 4 potentialisent les effets de la thrombine sur la migration (McNamara et al. 1993), la prolifération et l'hypertrophie des CML (Borssof et al. 2009). En réponse aux contraintes mécaniques (20% de déformation), il existe une augmentation de l'expression de PAR1 dans les CML, qui participe à la prolifération cellulaire induite par la thrombine (Nguyen et al. 2001). Il a été montré que les trois MAP kinases : ERK, JNK et p38, MAPK peuvent être activées par la thrombine dans les CML (Rao et al. 1995 ; Rao et al. 1996 ; Kanda et al. 2001). En effet, la thrombine participe à la régulation de plusieurs réponses cellulaires comme la prolifération, la différenciation et l'apoptose par l'intermédiaire de ces voies de signalisation (Figure 12). La thrombine est donc un agent mitogène pour les CML (McNamara et al. 1993) et elle joue un rôle critique dans les processus d'inflammation (Martin et al. 2009). La thrombine peut induire l'expression des facteurs inflammatoires tels que l'interleukine-6 (IL-6) dans les CML (Tokunou et al. 2001). La thrombine est également capable d'augmenter la sécrétion des MMP qui dégradent la MEC et donc accélèrent le remodelage vasculaire (Zucker et al. 1995 ; Galis et al. 1997). Figure 12 : Les divers effets physiologiques et pathologiques de la thrombine sur les cellules vasculaires (d'après Hirano 2007). 44 Etude bibliographique Dans une artère normale, la thrombine induit soit une vasorelaxation endothélium-dépendante due à la production de NO ou de PGI2, ou une hyperpolarisation endothélium-dépendante (EDH). La thrombine induit également, une vasoconstriction endothélium-dépendante par production de la prostaglandine H2 (PGH2) ou du TXA2, ou, en fonction du type de l'artère, une contraction directement du muscle lisse. Via PAR1 présent à la surface des CE, la thrombine provoque également une modification de l'expression de multiple gènes, qui sont liés au phénotype pro-inflammatoire, tels que le PAI-1, l'IL6, l'IL8, la protéine chimiotactique monocytaire-1 (MCP-1), l'adhésion cellulaire vasculaire molécule-1 (VCAM1) ou la molécule d'adhésion intercellulaire-1 (ICAM1). Lors d'une lésion vasculaire, l'expression de PAR1 dans le muscle lisse est régulée positivement sans doute par l'action de cytokines, ou du stress oxydant. Par conséquent, ces effets de la thrombine sur les CML tels que la contraction, la migration, la prolifération, l'hypertrophie et la production de la MEC sont amplifiés lors d'une lésion vasculaire ; cela contribue à une augmentation du tonus vasculaire, un épaississement interne, et la formation néointimale. D'autre part, une augmentation de la perméabilité vasculaire induite par le PAR1 endothéliale contribue également à la physiopathologie des lésions vasculaires (Hirano 2007). III. 5. La dysfonction endothéliale L'endothélium est l'un des plus importants organes du corps. La perte de sa capacité à remplir ses fonctions constitue un état pathologique appelé dysfonction endothéliale. La dysfonction endothéliale est associée à plusieurs pathologies et elle a été caractérisée dans l'obésité, la résistance à l'insuline, l'hypercholestérolémie, le diabète et l'hypertension artérielle (Steinberg et al. 1996, Mather et al. 2002, John et Schmieder. 2003). Plusieurs études portant sur la dysfonction endothéliale considèrent celle-ci comme étant une diminution de la bioactivité du NO suite à une diminution de sa production ou à une augmentation de sa consommation. Le NO et l'endothéline-1 (ET-1), le plus puissant agent vasoconstricteur endogène, sont des antagonistes mutuels. Ils agissent l'un sur l'autre afin de maintenir un équilibre dans le tonus vasculaire. Dans une situation de dysfonction endothéliale o la biodisponibilité du NO diminue, l'effet vasoconstricteur de l'ET-1 prend le dessus et peut causer des dommages vasculaires importants en plus de promouvoir l'athérogenèse. Il a été établi qu'il existe une forte corrélation entre le stress oxydatif et la dysfonction endothéliale. Lors de maladies cardiovasculaires, l'élévation de la production de l'anion O2- semble être à l'origine de cette dysfonction endothéliale (Cai et Harrison 2000). 45 Etude bibliographique Par exemple, il a été démontré que le ONOO- avait la capacité d'oxyder le cofacteur BH4 ce qui réduit sa disponibilité et favorise la production de O2- suite au découplage de eNOS (Milstien et Katusic 1999). Une autre étude, effectuée sur un modèle animal d'hypertension, a rapporté que de la dysfonction endothéliale était observée seulement lorsque l'expression de eNOS et la production de O2- étaient simultanément augmentées, menant ainsi à la formation de ONOO- (Bouloumié et al. 1997). D'autre part, l'insuline exerce son effet vasodilatateur, lequel constitue un important déterminant physiologique de son action glucorégulatrice, via la production et libération de NO par les CE. Par conséquent, une réduction de la biodisponibilité du NO via la neutralisation de ce médiateur par l'anion O2- peut contribuer de manière significative à l'établissement de la résistance à l'insuline et de l'hyperinsulinémie, en réduisant le recrutement capillaire et ainsi la distribution de l'insuline et du glucose à travers les tissus insulino-sensibles. III. 6. La réactivité vasculaire L'exploration de la réactivité de la paroi artérielle face à des agents vasoconstricteurs ou vasodilatateurs a été définie sous le terme de réactivité vasculaire. Cette réactivité se trouve être altérée chez les sujets hypertendus. En effet, il a été démontré que la vasodilatation endothélium-dépendante était altérée dans l'aorte et l'artère mésentérique de SHR de différents âges comparativement au WKY (Young et al. 1995 ; Bauersachs et al. 1998). Cependant, dans l'aorte de SHR jeune, il a aussi été rapporté une relaxation accrue suite à la stimulation par le carbachol, un analogue de l'acétylcholine (Chamiot-Clerc et al. 2001). Chez le SHR adulte, aucune différence n'a été démontrée en ce qui concerne la relaxation endothélium-indépendante tandis que chez le SHR beaucoup plus âgé, une altération de cette réponse a été notée (lker et al. 2003, Bauersachs et al. 1998). Il a aussi été montré que la contraction induite par l'activation du système nerveux sympathique était plus élevée chez le SHR comparativement au WKY à partir de 52 semaines et que l'élimination de l'endothélium dans les deux groupes annulait cette différence (Chamiot-Clerc et al. 2001). D'autre part, il a été proposé que la différence de contraction observée entre des préparations d'anneaux d'aorte avec et sans endothélium, représentait un bon indice de la fonction endothéliale et il a été démontré que mesuré ainsi, cet indice était significativement plus élevé chez le SHR jeune (5 semaines) que chez le WKY du même âge, mais qu'il diminuait sous les niveaux du groupe contrôle lorsque l'animal prenait de l'âge (Safar et al. 2001). Ces derniers résultats suggèrent la présence de mécanisme(s) compensatoire(s) chez le jeune SHR et l'installation d'une dysfonction endothéliale avec l'âge. Au niveau des CML vasculaires, certains auteurs ont démontré une diminution des niveaux basaux de cGMP et de sGC chez le SHR jeune et âgé 46 Etude bibliographique (Ruetten et al. 1999, Klb et al. 2000). D'autres laboratoires, par contre, ont noté une augmentation des niveaux basaux de cGMP chez le SHR ainsi que lors de stimulation avec un donneur de NO. Cependant, aucune différence n'a été observée lors de la stimulation avec l'acétylcholine. Ceci suggère une élévation de la sensibilité de la sGC au NO chez le SHR [Qiu et al. 1998, Wu et de Champlain 1999, Papapetropoulos et al. 1994]. Il a aussi été démontré que la voie de signalisation du cGMP était plus sensible au stress oxydatif chez le rat hypertendu (Wu et De Champlain. 1999). IV. Les modèles animaux IV. 1. 1 Modèle d'hypertension IV. 1. 1. Le modèle de rat spontanément hypertendu Le modèle animal le plus couramment utilisé dans la recherche cardiovasculaire est incontestablement le rat SHR. Le SHR est le résultat de l'accouplement d'une femelle à pression artérielle élevée avec un mâle Wistar non consanguin atteint d'hypertension spontanée, issu d'une souche de Kyoto, au Japon. L'accouplement s'est poursuivi entre la descendance pour la sélection de l'hypertension spontanée, définie par une pression artérielle systolique de plus de 150 mmHg persistante pendant plus d'un mois (Okamoto et al. 1963). Depuis 1968, cette souche consanguine de SHR a été développée aux Etats-Unis (cité par kurtz et al. 1987). Les différentes colonies de SHR deviennent hypertensives à 6-8 semaines avec des pressions artérielles systoliques autour de 100 à 120 mmHg (Adams et al. 1989), puis l'hypertension se développe au cours des 12-14 semaines suivantes (McGuire et al. 1985). Comme chez l'être humain, l'hypertension se développe plus rapidement et devient plus grave chez les mâles que chez les femelles SHR (Iams et Wexler 1979). Des études in vivo ont montré que, dans les premiers stades de l'hypertension, le SHR présente une augmentation du débit cardiaque avec une résistance périphérique totale normale. Lorsque le SHR progresse dans un état hypertendu établi, le débit cardiaque revient à la normale et les vaisseaux sanguins hypertrophiés induisent une augmentation de la résistance périphérique totale (Smith et Hutchins 1979). L'hypertension chez l'homme est assez difficile à étudier car il y a une importante variation individuelle dans les deux éléments déclencheurs de l'hypertension, une disposition génétique et des facteurs environnementaux, conduisant à de nombreuses variations dans les effets directs et indirects sur le système cardiovasculaire qui sont difficiles à différencier. Les chercheurs de l'hypertension artérielle ont couramment recours à l'utilisation de SHR qui a un 47 Etude bibliographique fond génétique uniforme et un comportement environnemental induisant des effets sur le système cardiovasculaire plus stables. Ce manque de variation inter-individuelle est l'un des principaux avantages du modèle SHR (Lindpaintner et al. 1992). Cependant, cela implique que le rat SHR ne peut être le modèle que pour l'une des nombreuses causes possibles de l'hypertension humaine. Un autre avantage du rat SHR est qu'il possède la même progression de l'hypertension que l'homme avec des phases pré-hypertensives et progressives d'une durée d'au moins plusieurs semaines pour chaque phase (Folkow 1993). IV. 1. 2. Rat spontanément hypertendu stroke prone (SHRSP) Sélectionné parmi une souche SHR possédant une pression sanguine élevée et une forte tendance à mourir d'un accident vasculaire cérébral (AVC), le SHRSP est un bon exemple de lésions vasculaires cérébrales développées spontanément dans des modèles animaux (Okamoto et al. 1974). C'est le modèle animal d'AVC spontané le plus utilisé et il est considéré comme un modèle animal unique dans lequel autant la prévention que l'incidence des survenues spontanées de lésions AVC peuvent être étudiées expérimentalement. Cette incidence atteint 80% chez les mâles et 60% chez les femelles, avec une large artériosclérose cérébrale (Yamori 1989). L'hypertrophie entrane une résistance vasculaire accrue et comme les vaisseaux sanguins deviennent fonctionnellement moins réactifs et avec des plaques d'athérosclérose, il existe un risque de complications telles que l'hémorragie cérébrale, la thrombose, la néphrosclérose et des lésions myocardiques chez le SHR et notamment des lésions cérébrales chez le SHRSP (Henning et al. 2010). Par conséquent, ces modèles peuvent être utilisés pour étudier non seulement la pathogenèse et la thérapie, mais aussi la prophylaxie de l'hypertension artérielle essentielle et ses complications. IV. 1. 3. Rat Dahl sensible au sel (DS) Le rat Dahl sensible au sel (DS) a été à l'origine dérivé par Dahl à partir de la souche Sprague- Dawley sur la base du développement de l'hypertension avec un régime riche en NaCl. Lorsqu'ils sont nourris par un régime en sel normal, ces rats deviennent hypertendus, indiquant qu'il s'agit d'un modèle génétique d'hypertension avec une sensibilité au sel. Sur la base de ces considérations, Dahl et al. (1962) ont choisi après des inter-croisements de rats Sprague-Dawley et, sur la base de niveaux de pression associés à une alimentation riche en sel 48 Etude bibliographique (8% de NaCl), deux souches d'animaux : les rats Dahl sensibles au sel (DS) et les Dahl résistants au sel (DR). Les animaux DS développent une hypertension artérielle systémique après un régime riche en sel, tandis que les animaux DR peuvent maintenir une pression sanguine dans des limites normales, avec le même régime alimentaire. Les mécanismes de l'hypertension génétique sensible au sel de la souche de rats Dahl ne sont pas encore entièrement connus. En outre, les rats DS peuvent développer une résistance à l'insuline avant même que l'hypertension ne soit pleinement établie, et ces modèles manifestent une diminution de la résistance artériolaire afférente et une augmentation de la pression glomérulaire en réponse à une augmentation de pression sanguine (Campese 1994). Les DS sont prédisposés à une néphropathie hypertensive. Les lésions hypertensives glomérulaires ont été traditionnellement caractérisées par une prolifération mésangiale, une accumulation de la matrice et une glomérulosclérose, en plus d'une dysfonction endothéliale (Nagase et al. 2006). IV. 1. 4. Modèles transgéniques d'hypertension Des modèles transgéniques d'hypertension peuvent être générés par une surexpression d'un gène spécifique. Ce sont d'excellents modèles pour étudier le rôle d'un gène spécifique dans la pathogenèse de l'hypertension. Un représentant de ce type d'hypertension est le rat TGR (mREN2) 27 développé par Mullins et al. (1990), qui ne possède pas de rénine rénale endogène (Bader et al. 1992). Le TGR développe une hypertension (200 à 260 mmHg de pression systolique moyenne) au début de la 5ème semaine d'âge, présente une hypertrophie des myocytes et seulement dans une faible mesure, une hyperplasie et une dysfonction endothéliale plus importantes que le SHR à un âge et une pression sanguine similaires (Mullins et al. 1990). Bien que le modèle ne soit pas similaire à l'hypertension humaine, il permet in vivo l'analyse des conséquences d'activation sévère et monogénique du système renine angiotensine (RAS pour Renin Angiotensin System) et permet l'identification des caractéristiques de l'hypertension après activation du RAS. IV. 1. 5. Rat hypertendu Borderline Des études sur le rat hypertendu borderline (BHR) ont démontré le rôle important que peuvent jouer les facteurs génétiques dans la médiation à la fois des réponses comportementales et cardiovasculaires face aux stress environnementaux. 49 Etude bibliographique Le BHR est un modèle génétique d'hypertension induite par l'environnement et il est issu d'un croisement entre un rat SHR et le rat WKY normotendus (Sanders et Lawler 1992). Les mécanismes par lesquels le stress environnemental produit l'hypertension dans le BHR n'ont pas été identifiés. Cependant, le système nerveux sympathique est impliqué. Une augmentation de la concentration en noradrénaline au cours d'un stress environnemental aigu a été observée chez les rats BHR, et les changements de la réactivité vasculaire induits par le stress peuvent contribuer à l'adaptation hémodynamique différentielle au stress observé chez les rats WKY et BHR (Fuchs et al. 1998). Le rat BHR est caractérisé par une concentration plasmatique élevée en vasopressine, vasopressine exogène induite l'action hyperpressive et l'hypertrophie cardiaque. IV. 2 Modèle de caractérisation de la différenciation du muscle lisse Le modèle de souris d'invalidation conditionnelle et inductible du gène SRF spécifique du muscle lisse par recombinaison homologue (SMKO pour smooth muscle knock-out) est incontestablement un modèle de choix pour l'étude des altérations et du rôle de la différenciation des CML vasculaires dans les pathologies vasculaires. Ces souris sont des C57Bl/6 devenues mutantes conditionnelles de la SRF à l'aide de stratégie Cre-loxP. De génotype SM22-CreERT2ki, leur génération a été réalisée comme décrit précédemment (Parlakian et al. 2004 ; Kuhbandner et al. 2000). Ces souris SRF SMKO sont traitées au tamoxifène pour activer l'excision de l'exon 2 SRF médié par Cre-ERT2 CML spécifique et ainsi l'inactiver. Des études ont montré que cette extinction ciblée de l'expression de SRF par recombinaison homologue dans les fibres squelettiques post-embryonnaires de ces souris entrane l'apparition de scolioses et une surmortalité par détresse respiratoire, caractéristiques d'une faiblesse musculaire (Charvet et al. 2006). Alors que la réduction de l'expression du gène SRF a été associée à une insufisance cardiaque chez l'homme (Chang et al. 2003), la surexpression de SRF est associée à un phénotype hypercontractile dans les artères du cortex cérébral et de la maladie d'Alzheimer (Chow et al. 2007) Chez ce modèle de souris Cre-lox, l'altération de l'expression de SRF cardiaque dans le cœur adulte et postnatale induit une progression rapide vers une cardiomyopathie dilatée corrélée avec un faible niveau de polymerization d' actine (Parlakian et al. 2005 ; Gary-Bobo et al. 2008 ; Diguet et al. 2011). L'inactivation du gène SRF CML- spécifique dans des embryons de souris induit une diminution importante d'actine /des faisceaux des filaments intermédiaires dans les CML (Miano et al. 2004), alors que l'inactivation du gène SRF spécifique des CMLviscérales chez les souris adultes, conduit à un 50 Etude bibliographique grave trouble de la motilité, ce qui démontre que SRF joue un rôle crucial dans le maintien de la contractilité du muscle lisse viscérale (Mericskay et al. 2007). 51 Objectifs Objectifs L'hypertension qui est un facteur de risque important des maladies cardiovasculaires et maladies cérébro-vasculaires, provoque des lésions vasculaires conduisant au remodelage vasculaire et un état d'hypercoagulabilité (Lip et Li-Saw-Hee, 1998). Au niveau histopathologique, ce concept est soutenu par la survenue fréquente de sténose et d'occlusion artérielle et la formation d'un thrombus chez les patients souffrant d'hypertension. Des études cliniques et épidémiologiques sur les paramètres hémostatiques ont également démontré que l'hypertension est associée avec un état d'hypercoagulabilité représenté par une élévation des niveaux de fibrinogène (Cushman et al et al. 1996 ; Ishikawa et al. 1997), de facteur von Willebrand (Blann et al. 1993), de PAI-1 (Junker et al. 1998 ; Landin et al. 1990 ; Lemme et al. 1996 ; Phillips et al. 1993), des D-dimères de fibrine (Lee et al. 1995) et de l'activité du FVII (Junker et al. 1998 ; Phillips et al. 1993 ; Van Wersch, 1993). En clinique, il est cependant difficile d'estimer la contribution de l'hypertension à elle seule dans la coagulation sanguine car plusieurs facteurs de risque coexistent. Par conséquent, il est utile de vérifier expérimentalement si l'hypertension par elle-même confère un état d'hypercoagulabilité dans un modèle animal, le rat spontanément hypertendu. Les objectifs de ce travail sont les suivants : La mise en évidence de modifications de la génération de thrombine in vitro dans des plasmas issus de de modèles animal d'hypertension et la recherche des déterminants plasmatiques et cellulaires de ces modifications ; L'étude de l'expression de molécules pro- et anti-coagulantes dans les parois artérielles issues de ce modèle animal d'hypertension et de leur capacité à modifier la balance hémostatique plasmatique ; L'évaluation de la contribution respective des cellules musculaires lisses vasculaires et des cellules endothéliales aux phénotypes globaux ; L'étude du rôle de la thrombine sur le tonus musculaire. L'étude de l'implication de l'état de différenciation des CML dans la rigidité artérielle avec l'utilisation d'un modèle invalidé pour un facteur de différenciation ; 53 53 Matériels et méthodes Matériels et méthodes I. Animaux Les rats SHR d'Okamoto et les rats Wistar ont été obtenus de l'élevage des laboratoires Charles River et de Janvier. Nous avons utilisé des rats âgés de 12 semaines et des rats âgés de 5 semaines. Les souris invalidées pour le gène SRF du muscle lisse ont été également utilisé. Pour générer ces souris, des souris Sf/Sf-SM22CreERT2ki / âgées de 4 mois (souris SRFSMKO) ont été injectées par voie intrapéritonéale avec 1 mg de tamoxifène (TAM) (Sigma) dans 100 L d'huile d'arachide pendant 3 jours. Les souris contrôles (SF / SF de la même portée) ont été systématiquement injectées avec du TAM pour normaliser les effets dus au TAM. Toutes les expériences ont été réalisées chez ces souris 15 jours après l'injection du TAM. Les expériences sont réalisées en accord avec les recommandations de la communauté européenne (directives 86/609/EEC) et du comité d'éthique de l'INSERM. II. Prélèvements de sang et d'organes Les rats sont anesthésiés sous un flux continu d'isoflurane (4-5 %, débit d'oxygène 1, 5 L/min). Un cathéter est introduit dans l'artère carotide et le sang est prélevé avec comme anticoagulant du citrate (106 mM) L'animal est ensuite sacrifié par exsanguination et l'aorte, le foie et l'artère carotide non cathétérisée sont prélevés et conservés à -80C à l'exception de l'aorte thoracique. Celle-ci est prélevée délicatement, nettoyée et dégraissée sous la loupe puis découpée en anneaux de 2 mm. Ces derniers sont ensuite lavés dans du tampon d'Hépès (HBS pour Hepes Buffered Saline, composition : 20 mM Hépès, 140 mM NaCl, 5 g/L albumine, pH 7, 35) pendant 1 heure. Neuf anneaux issus d'une aorte ont été gardés pour chaque animal pour des expériences de thrombinographie et les autres sont conservés à -80C. III. Isolement de cellules endothéliales et de cellules musculaires lisses aortiques de rat Les CE et les CML vasculaires ont été obtenues des deux groupes de rats SHR et Wistar et elles sont isolées selon le protocole de Battle et al (Battle et al. 1994). Après anesthésie à l'isoflurane, les rats sont sacrifiés par exsanguination et l'aorte thoracique est prélevée jusqu'à la crosse sous une hotte à flux laminaire, en évitant de toucher le diaphragme (la limite entre le thorax et le péritoine) et surtout les organes digestifs (contamination bactérienne). Une fois que les aortes de 4 rats sont prélevées, l'intérieur des artères est rincé par du tampon phosphate salin (PBS pour phosphate buffered saline, composition : 8 g NaCl, 0, 2 g KCl, 1, 44 g Na2HPO4, 0, 24 g KH2PO4) (Invitrogen). L'adventice est enlevée aseptiquement sous loupe, 55 Matériels et méthodes et les 4 artères sont ensuite coupées en anneaux, mises toutes dans un même tube de 15 mL et incubées au bain-marie sous agitation avec de la collagénase I (Wortington) à 37C. Après 40 minutes d'incubation, les anneaux sont resuspendus avec une pipette 10 fois exactement puis filtrés sur une compresse stérile placée sur un tube Falcon. Le filtrat est centrifugé à 570 g pendant 5 minutes et les cellules endothéliales récupérées dans le culot qui est ressuspendu dans du milieu adapté aux cellules endothéliales et mises à adhérer dans une flasque de 25 cm2 pendant 40 minutes. Après ce temps, les cellules sont lavées 2 fois avec environ 2, 8 mL de milieu de culture par boite afin d'enlever les cellules non adhérentes, puis elles sont remises en culture à 37C. Les anneaux récupérés de la compresse, sont incubés sous agitation pendant 1 heure à 37C en présence de collagénase II (Wortington) à 1 mg/mL et d'élastase I (Wortington) à 0, 5 mg/mL dans du PBS. Après 1 heure, la digestion est arrêtée en ajoutant la même quantité de milieu de culture DMEM/F-12 (Dulbecco's modified eagle's medium, Gibco) contenant 10% de sérum de veau fœtal (SVF, Sigma) et des antibiotiques (100 U/mL de pénicilline- streptomycine). Les cellules sont ensuite centrifugées à 250 g pendant 10 minutes et comptées à l'aide d'un hématocytomètre (Naueber). Elles sont ensemencées à raison de 4000-5000 cellules/cm2 dans les flasques de culture de 75 cm2 ou de 25 cm2 contenant 10 mL ou 5 mL respectivement du même milieu de culture en présence de SVF et des antibiotiques. Le milieu de culture est changé tous les deux jours jusqu'à confluence des cellules. Les caractéristiques endothéliales ou musculaires lisses des cellules de rat ont été vérifiées par marquage par le CD31 et l'-actine du muscle lisse respectivement. III. 1. Culture cellulaire III. 1. 1. Milieux de culture Pour chaque type cellulaire, un milieu de culture et des compléments spécifiques ont été utilisés. Milieu de culture des CML de rat : DMEM/F-12 (Gibco) additionné de 10% de SVF et de 100 U/mL de pénicilline streptomycine. Milieu de culture des CE de rat : Endothelial Cell Growth Medium-2 (EGM-2) additionné de 2% de SVF, des facteurs de croissance (Hydrocortisone, FGF-B, VEGF, R3-IGF-1, acide ascorbique, hEGF), héparine, GA-1000 (Gentamycine), et du sérum de cheval à raison de 10%. 56 Matériels et méthodes III. 1. 2. Croissance cellulaire Pour des flacons de culture de 25 cm2 ou de 75 cm2, le milieu est vidé, puis les cellules en culture sont rincées deux fois avec du PBS pour éviter une inhibition du SVF sur la trypsine. Un volume de 5 mL de trypsine-EDTA (0, 05 %, Gibco) a été ensuite ajouté et les boites sont remises à l'étuve à 37C pendant 10 min pour les CML et 5 min pour les CE. Après vérification au miscroscope que les cellules sont bien décollées, le contenu des boites est alors transféré dans des tubes à centrifuger et 5 mL de milieu de culture DMEM/F-12 (Gibco) additionné de SVF (Sigma) sont ajoutés afin de neutraliser l'action de la trypsine. Une centrifugation à 250 g pendant 10 minutes à température ambiante est ensuite effectuée. Le culot de cellules est resuspendu dans 1 mL milieu de culture adapté, puis ensemencé dans une nouvelle boite de culture et complémenté avec du milieu (10 mL pour les flasques de 75 cm2, 5 mL pour les flasques de 25 cm2). III. 2. Immunocytochimie Les cellules en culture primaire sur des plaques sont rincées avec du PBS puis fixées avec du paraformaldehyde 4% (w/v dans de PBS) pendant 10 minutes et ensuite rincées trois fois avec du PBS. Les cellules sont perméabilisées dans du tampon Triton X100 0. 5% (v/v dans du TBS, Tris 50 mM, NaCl 175 mM, NaN3 0, 02 %, pH 7, 9) pendant 15 minutes. Les anticorps primaires anti-SMA (1A4-Sigma) pour les CML, anti-vWF et anti-CD31 (Abcam) pour les CE, sont préparés dans du TBS contenant du Tween 20 à 0, 5 % et de la BSA à 1%. Les échantillons sont incubés avec les anticorps primaire à température ambiante pendant 1 heure sous agitation lente. Après trois lavages dans du TBS-T, les cellules sont incubées avec l'Envision (Vector Laboratories) pendant 30 minutes à température ambiante. Après deux lavages avec du PBS, le labteck est démonté et les lames sont plongées dans du DAB (DAKO LSAB) dilué au 1/1000 dans du PBS. Les cellules sont ensuite déshydratées à l'éthanol 70% puis au toluène et les lames sont montées à l'Eukitt (O. Kindler gmbh & co mikroskopische glser) et observées au microscope. IV. Mesure de la génération de thrombine (Thrombinographie) 4. 1. Définition générale de la technique C'est le suivi de la concentration en thrombine active dans du plasma stimulé dans des conditions appropriées, grâce à l'enregistrement continu de la fluorescence libérée lors du clivage d'un substrat fluorogène spécifique de la thrombine. 57 Matériels et méthodes IV. 2. Préparation des spécimens plasmatiques (PRP-PPP-Pool de PPP) Le sang des rats, prélevé comme décrit précédemment, est mis dans un tube contenant une solution citrate à 106 mM à raison d'un volume d'anticoagulant pour 9 volumes de sang. Après avoir mesuré la numération sanguine, la préparation des différents spécimens plasmatiques a été réalisée selon les protocoles résumés sur la figure 13. Figure 13 : préparation de plasma riche en plaquettes (PRP) et plasma dépourvu en plaquettes (PDP) à partir de sang de rat. PPP, plasma pauvre en plaquettes. IV. 2. 1. Plasma riche en plaquettes (PRP) Le PRP a été préparé par centrifugation du sang à 190 g pendant 10 minutes à 20C. Le PRP se présentant comme une couche trouble à la surface du tube, a été récupéré et ajusté à 500 G/L en plaquettes par addition de plasma pauvre en plaquettes (PPP) autologue obtenu par centrifugation du sang restant à 1750 g pendant 10 minutes à 20C. Il a été ensuite étudié dans les 30 minutes qui suivent sa préparation. 58 Matériels et méthodes IV. 2. 2. Plasma Dépourvu en plaquettes (PDP) Le PPP obtenu par centrifugation à 1750 g pendant 10 minutes a été centrifugé à 13000 g pendant 30 minutes à 4C. Le surnageant ainsi obtenu est conservé à -80C. Un pool de PDP a été préparé en mélangeant les PPP obtenus à partir du sang d'un groupe de 10 rats (~10 mL par rat de 350 g) après une centrifugation à 13000 g pendant 30 minutes à 4C, puis aliquoté et conservé à -80C. IV. 3. Conditions de la réalisation du test Les mesures thrombinographiques ont été réalisées dans le fluorimètre Fluoroskan Ascent logiciel dédié Thrombinoscope version 3. 0. 1. 0. 55 (Synapse, Maastricht, Pays-Bas) selon les protocoles adaptés de Hemker HC et al. (Hemker HC et al. , (Labsystems) avec le 2003). Un substrat fluorogène de la thrombine (Z-Gly-Gly-Arg-AMC, Bachem) est utilisé. La fluorescence a été enregistrée avec une longueur d'onde d'excitation à 390 nm, une longueur d'onde d'émission à 460 nm avec un intervalle de mesure de 15 secondes. Un calibrant (mélange d'un complexe 2-macroglobuline/thrombine humaine) a été ajouté dans la plaque. Il sert à corriger les effets de la consommation du substrat et de filtre interne ainsi que l'influence de facteurs optiques intrinsèques au plasma, de l'appareillage et des consommables. Il permet le calcul de la quantité de thrombine humaine générée par conversion des unités de fluorescence obtenues en molarité de thrombine active par le logiciel Thrombinoscope. Deux puits contenant 20 L de calibrant (Synapse, Maastricht, Pays-Bas) et 80 L de spécimen plasmatique ont été inclus dans la plaque pour chaque plasma étudié. Les échantillons étudiés ont été mis en triple pour chaque mesure. IV. 3. 1. Les paramètres thrombinographiques La cinétique de génération de thrombine enregistrée est appelée thrombinogramme (Figure 14) et se découpe schématiquement en trois phases : initiation, propagation et terminaison décrites précédemment. 59 Matériels et méthodes Figure 14 : Thrombinogramme typique de génération de thrombine représentant les 3 principales phases de la cascade de coagulation. Il permet de mettre en évidence plusieurs paramètres (figure 15) : Le temps de latence avant la génération explosive de thrombine ; il correspond à la durée de la phase d'initiation (min). Le pic qui exprime la quantité maximale de thrombine formée (nM) Le temps pour atteindre le pic qui donne le temps écoulé entre l'initiation de la réaction et le pic de génération de thrombine (min) La pente maximale de génération de thrombine (nM/min) Le potentiel thrombinique (ETP pour endogenous thrombin potential). Il est calculé comme l'aire sous la courbe de la concentration de thrombine en fonction du temps par le logiciel thrombinoscope. L'ETP est le paramètre le plus global en thrombinographie, il représente la quantité totale de travail enzymatique que la thrombine est capable d'accomplir. Il est exprimé en nM. min. 60 Matériels et méthodes Figure 15 : Paramètres du thrombinogramme (A) Phase d'initiation (min), (B) Concentration maximale en thrombine (nM), (C) Temps pour atteindre la concentration en thrombine maximale (min) (D) Potentiel endogène de thrombine (ETP) (nM. min), (E) Pente maximale de génération de thrombine (nM/min). IV. 1. 2 Mesure de la génération de thrombine au niveau du plasma riche ou dépourvu en plaquettes Les PRP et les PDP des rats ont été décongelés dans un bain-marie à 37C pendant 15 minutes. Dans des microplaques 96 puits en polypropylène fond rond (Greiner), 5 L de TF recombinant humain à 0, 5 ou 50 pM (d'une concentration mère de 500 pM, Dade Behring) ont été déposés en triple pour chaque concentration et chaque spécimen à étudier, au fond du puits. Un volume de 5 L de vésicules phospholipidiques (VP) composées de phosphatidyl choline / phosphatidyl serine/ phosphatidyl éthanolamine (PC/PSer/PE) y est ajouté dans chaque puits, uniquement quand il s'agit de PDP pour apporter une surface anionique et du tampon HBS pour avoir un volume total de 20 L. Pour le PRP, le même volume en tampon est ajouté à la place des VP dans chaque puits dédié. Et enfin, 80 L de chaque spécimen de plasma à température 37C sont ajoutés. Deux puits de calibrant par spécimen étudié sont préparé avec 20 L de calibrant et 80 L de spécimen plasmatique. La plaque est ensuite mise dans l'appareil de mesure. Après avoir rincé l'appareil à thrombinographie par un tampon de rinçage (composition : 20 mM Hépès, 60 g/L albumine, 0, 02 % azoture de sodium, 61 Matériels et méthodes pH 7, 35 ; additionné de 1, 1M CaCl2 ), 20 L le tampon substrat (composition : 20 mM Hépès, 60 g/L albumine, 0, 02 % azoture de sodium, pH 7, 35 ; additionné de 1, 1M CaCl2 et de substrat fluorescent Z-Gly-Gly-Arg-AMC, Bachem) recalcifié ont été distribué dans chaque puits déjà préparé et la génération de thrombine est ainsi déclenchée et la mesure entamée. IV. 1. 3. Mesure de la génération de thrombine à la surface de la paroi aortique, des CML et des CE. Comme pour le plasma, les mesures ont été réalisées en triple dans des microplaques 96 puits en polypropylène fond rond (Greiner) pour les cellules en suspension et dans des plaques de culture à 96 puits (MICROTESTTM96) pour les cellules adhérentes. IV. 1. 3. 1. Anneaux aortiques Les anneaux aortiques de 2 mm de longueur ont été préparés comme décrit précédemment puis mis dans les puits d'une microplaque 96 puits en polypropylène fond rond (Greiner) avec 80 L de pool de PDP et en présence ou non de 40 g/mL d'anticorps anti-TFPI (American Diagnostica) ou de 10 ng/mL de TFPI (American Diagnostica) et en absence de TF. IV. 1. 3. 2. CML et CE Les cellules aortiques (CE et CML) de rat SHR et Wistar ont été isolées comme décrit précédemment puis ensemencées dans des plaques de culture 96 puits (MICROTESTTM96 à raison de 7500 cellules/puits. Deux jours après, les cellules sont à environ 90% de confluence et ont été utilisées pour des expériences de thrombinographie en présence de 80 L de pool de PDP de rats Wistar et en présence ou absence de Facteur Tissulaire à 5 pM ou 50 pM, de PCa à 65 nM, d'anti-TFPI à 40 g/mL, ou de TFPI à 10 ng/mL (Figure 16). 62 Matériels et méthodes Figure 16 : Protocole pour une étude en thrombinographie des cellules en suspension (CML) et cellules adhérentes (CE et CML) 63 Matériels et méthodes V. Mesure des facteurs pro- et anticoagulants V. 1. Mesure de l'activité procoagulante des phospholipides (PPA) des anneaux aortiques et des CML Cette mesure (réalisée en système purifié) repose sur la nécessité de surfaces phospholipidiques anioniques pour les réactions de la cascade de la coagulation. Le principe du test repose sur l'apport dans le milieu réactionnel des éléments du complexe prothrombinase et de calcium permettant la conversion de prothrombine en thrombine. Les facteurs de coagulation sont ajoutés en excès ce qui rend les phospholipides anioniques les facteurs limitant de la réaction et donc, l'activité de la prothrombinase est linéaire et dépendante de la quantité de PSer dans les échantillons. Une gamme étalon est réalisée avec des VP constituées d'un mélange de (phosphatidyl choline / phosphatidyl serine/ phosphatidyl éthanolamine (PC/PSer/PE) (60/20/20 moles %) dans du tampon TBS contenant de la BSA à 2 mg/mL. Les dépôts s'effectuent en triple dans une plaque 96 puits Nunc Polysorb pour les CML en suspension ou dans une plaque de culture (MICROTESTTM96) pour les cellules adhérentes, et un anneau par animal et par puits (pour chaque groupe de 10) dans une plaque 96 puits Nunc Polysorb , à raison de : - 50 L de VP pour les standards, 50 L de suspension de CML, un anneau artériel dans 50 L de tampon HBS ou 50 L de ce même tampon dans les puits de cellules adhérentes. - 50 L d'un mélange de CaCl2 (15 mM), FXa (1, 2 nM) et FVa (2, 4 nM). - 50 L d'un mélange de FII (6 M) et de substrat chromogène S2238 (0, 6 mM) ; (FII, FXa et FVa bovins ; Synapse B. V. , Maastricht, Pays-Bas) dans du tampon TBS contenant de la BSA à 2 mg/mL, ou de substrat fluorogène (Z-Gly-Gly-Arg-AMC, Bachem) de la thrombine à 1, 25 mM dans de l'Hépès 20 mM, pH 7, 35 contenant de la BSA à 60 g/L. Après une incubation de 5 minutes dans le noir et à température ambiante, l'absorbance dans la plaque de Polysorb est lue à 405 nm (lecture cinétique pendant 10 minutes avec un intervalle de mesure de 30 secondes), alors que la fluorescence dans la plaque de culture (MICROTESTTM96) est lue dans le fluorimètre Fluoroskan Ascent (Labsystems) avec le logiciel dédié (Ascent software 2. 6), o elle est enregistrée pendant 30 minutes avec une longueur d'onde d'excitation à 390 nm, une longueur d'onde d'émission à 460 nm et un intervalle de mesure de 1 minute. Le protocole est résumé dans la figure (17). 64 Matériels et méthodes Figure 17 : Protocole pour la mesure de l'activité procoagulante des phospholipides. V. 2. Mesure de l'activité du facteur tissulaire. Nous avons utilisé un test de mesure de l'activité du TF humain (Actichrome TF, American Diagnostica) avec quelques modifications, pour mesurer l'activité du FT au niveau du PPP, à la surface des CE, des CML, et des anneaux aortiques de rat. Le principe du test repose sur le dosage de la quantité du facteur Xa générée par l'incubation de FVIIa et de FX humains (ajoutés en excès) avec l'échantillon ou la gamme de FT (de 0 à 30 pM). Dans ces conditions, la quantité de FT est limitante pour la réaction et donc, la quantité de FXa générée est linéaire et dépend de la quantité de FT dans les échantillons. a) Pour le PDP de rat : Dans une plaque 96 puits Nunc Polysorb, 25 L de PDP ou du standard sont ajoutés à 50 L de tampon (kit) pH 7. 5 dans les puits. Un volume de 25 L de FVIIa et 25 L de FX humains ont été ajoutés et incubés 15 minutes à 37C pour permettre la formation du complexe (FT (plasmatique)/FVIIa), capable de convertir le FX en FXa dans le puits. Enfin, 25 L de substrat FXa (Spectrozyme Xa) sont additionnés dans chaque puits. La lecture de l'absorbance se fait alors à 405 nm pendant 30 minutes avec un intervalle de 30 secondes. b) Pour les anneaux aortiques de rat : Les anneaux aortiques sont incubés dans 100 L de tampon HBS pendant 1 heure sous agitation à 4C. Les échantillons ont été non ou dilués au . De ce fait, un volume de 25 L et 12, 5 L du surnageant de ce tampon ont été ajoutés à 50 L et à 62, 5 L respectivement, de tampon (kit) pH 7, 4 dans les puits d'une plaque 96 puits Nunc Polysorb. Le reste de la procédure s'est faite comme décrit pour le PDP. 65 Matériels et méthodes c) Pour les CE et CML de rat : Les cellules adhérentes cultivées dans une plaque de culture (MICROTESTTM96) ont été lavées 2 fois avec 200 L de tampon HBS avant l'ajout de 75 L de tampon (kit) pH 7, 4 dans les puits. Ensuite, 25 L de FVIIa et 25 L de FX humains ont été ajoutés et incubés 15 minutes à 37C pour permettre la formation du complexe, capable de convertir le FX en FXa dans la plaque de culture. Cette réaction a été arrêtée par l'ajout de 25 L d'EDTA à 25 mM. Le mélange contenu dans les puits de culture cellulaire (150 L) a été ensuite transféré dans une plaque 96 puits Nunc Polysorb o les mêmes étapes ont été suivies pour le standard. Puis, un volume de 25 L du substrat de FXa (Spectrozyme Xa) a été ajouté. V. 3. Mesure de l'activité du TFPI Le dosage est réalisé à l'aide du kit Actichrom TFPI Activity Assay (American Diagnostica) selon les informations du fabricant. Le principe du test est de mesurer, à l'aide d'un substrat chromogène, la quantité de FXa formé, quantité qui est inversement proportionnelle à l'activité du TFPI dans le plasma. Pour chaque mesure, une gamme étalon de 7 points dont la concentration en TFPI, va de 0, 20 à 0 unité/mL, a été réalisée. a) Pour le PDP de rat : Dans une plaque 96 puits Nunc Polysorb, sont déposés 20 L de TFPI standard, de plasma de référence, ou de PDP , puis 20 L d'un mélange, préalablement préparé, de FT et de FVIIa. Après 30 minutes d'incubation à 37C sous une agitation de 300 rpm (incubateur à microplaque, Heidolph Titramax 1000, Grosseron), 20 L de FX humain sont distribués dans chaque puits. Une nouvelle incubation de 15 minutes à 37C sous agitation est réalisée, puis 20 L d'EDTA à 20 nM et 20 L de Spectrozyme FXa sont ajoutés dans chaque puits. La lecture de l'absorbance se fait alors à 405 nm pendant 30 minutes avec un intervalle de 30 secondes. b) Pour les anneaux aortiques de rat : Les anneaux aortiques sont incubés dans 100 L de tampon HBS pendant 1 heure sous agitation à 4C. A partir de ce tampon surnageant, un volume de 20 L et un autre dilué au 1/20 ont été préparés pour une quantité finale de 20 L et ajoutées à 20 L de mélange de FT et de FVIIa humains dans les puits d'une plaque 96 puits Nunc Polysorb. Le reste de la procédure s'est faite comme décrit pour le PDP. c) Pour les CE et CML de rat : Les cellules adhérentes cultivées dans une plaque de culture (MICROTESTTM96) ont été lavées 2 fois avec 200 L de HBS avant l'ajout de 20 L de tampon (kit) pH 7, 4 dans les puits. Ensuite, 20 L de mélange de FT et de FVIIa humains ont été ajoutés et incubés 30 minutes à 37C sous agitation. Vingt L de FX humain sont ensuite 66 Matériels et méthodes distribués dans chaque puits et une nouvelle incubation de 15 minutes à 37C sous agitation est réalisée. Cette réaction est arrêtée par l'ajout de 20 L d'EDTA à 25 mM. Le mélange contenu dans les puits de culture cellulaire (80 L) a été ensuite transféré dans une plaque 96 puits Nunc Polysorb o les mêmes étapes ont été suivies pour le standard. Puis, un volume de 20 L du substrat de FXa (Spectrozyme Xa) a été ajouté . La lecture se fait en cinétique à 405 nm pendant 30 minutes à un intervalle de 30 secondes. V. 4. Dosage de la prothrombine (facteur II) Ce dosage est réalisé dans le coagulomètre KC 10. Le principe est de diluer les échantillons à étudier dans un plasma déficient pour le facteur à doser. Ce facteur est alors l'élément limitant le temps de formation du caillot. Le dosage du FII se fait par un test mesurant le temps de Quick, c'est-à-dire le temps de coagulation par la voie extrinsèque. Chaque plasma est étudié à deux dilutions en simple. Les concentrations sont exprimées en % et calculées grâce aux courbes étalons faites avec un plasma de référence titré pour les différents facteurs de la coagualtion (unicalibrator, Diagnostica Stago), 100 % étant la concentration du facteur dans un pool de plasma humain utilisé comme référence. Pour doser le FII, 50 L de plasma à étudier, dilué au 1/40 et 1/80 en tampon diluant facteur (Instrumentation Laboratory, Bedfort, USA) puis 50 L de plasma déficient en FII (Dade Behring) sont déposés dans chaque cupule. Les cupules sont placées à 37C pendant 60 secondes. Le temps de coagulation est mesuré après addition de 80 L de Thromborel S (Dade Behring). V. 5. Dosage du fibrinogène (facteur I) Ce dosage est réalisé dans un coagulomètre KC 10. Un volume de 200 L de plasma dilué au 1/10 et au 1/20 en tampon Owren-Koller (Diagnostica Stago), ou d'unicalibrateur humain (Diagnostica Stago) est déposé dans chaque cupule et incubé pendant 4 minutes à 37C. Le temps de coagulation est mesuré après addition de 100 L de Fibriquik (thrombine bovine à 100 unités NIH/mL, Biomérieux-Trinity Biotech, Bray, Ireland). V. 6. Dosage des complexes Thrombine/AntiThrombine (TAT) Ce dosage est réalisé avec le kit Enzygnost TAT micro (Dade Behring, Marburg, Germany) en respectant les indications du fabriquant. Un volume de 50 L de tampon échantillon ainsi que 50 L des standards ou des échantillons de PDP sont distribués dans chaque puits (le test est réalisé en double). La plaque est incubée 15 minutes à 37C puis lavée trois fois avant l'ajout de 100 L de solution conjuguée du kit (Anti-ATIII/POD) par puits. Après une 67 Matériels et méthodes nouvelle incubation de 15 minutes à 37C, 100 L de solution chromogène-tampon/substrat (TMB) sont distribués dans chacun des puits. La plaque est incubée 30 minutes à température ambiante avant que 100 L de solution d'arrêt POD ne soient ajoutés dans chaque puits. La lecture se fait à 492 nm. Les concentrations plasmatiques en TAT sont exprimées en g/mL. V. 7. Dosage de l'antithrombine Le dosage est réalisé en double pour chaque échantillon avec un kit COAMATIC Antithrombin (Chromogénix, Lexington, USA). Le principe du test est d'incuber du plasma en présence d'un excès de FXa en présence d'héparine. La quantité résiduelle de FXa est déterminée par le taux d'hydrolyse du substrat chromogène S-2765. La coloration est inversement proportionnelle au taux d'antithrombine (AT) dans une fourchette de 0 à 120 % du plasma standard (standard international). Dans une microplaque Nunc Polysorb, sont déposés 50 L d'échantillon ou de standard ainsi que 50 L de facteur Xa. Après 90 secondes d'incubation à 37C, 50 L de substrat S-2765 sont distribués dans chaque puits. La réaction est ensuite stoppée après 90 secondes d'incubation par ajout de 50 L d'acide acétique à 20 %. L'absorbance est lue à 405 nm. La concentration en anti-thrombine est déterminée avec la gamme étalon et exprimée en %. VI. Quantification de l'expression génique par PCR en temps réel (PCRq) VI. 1 Extraction des ARN a) Du foie : A l'aide d'un mortier contenant de l'azote liquide, le foie encore congelé est écrasé et réduit à une sorte de poussière qui est ensuite reprise dans 1 mL de Trizol pour lyser les cellules hépatiques et récupérer les acides nucléiques. Le lysat est ensuite incubé avec 200 L de formaline à température ambiante pendant 15 minutes. Une centrifugation à 12000 g pendant 15 minutes permet de différencier une phase aqueuse contenant les acides nucléiques. Cette phase est donc prélevée et un volume égal d'éthanol y est ajouté. Les échantillons sont alors déposés sur les colonnes du kit RNeasy mini kit (Qiagen), puis l'extraction d'ARN s'effectue selon les recommandations du fournisseur. Le passage sur une colonne sélective, pour les acides nucléiques permet de les conserver. Le rinçage du produit se fait par passage successif d'un tampon RW1 du kit dans le but de conserver uniquement les ARN et les ADN. Pour éviter la contamination par de l'ADN génomique, une digestion à la DNase pendant 15 min à température ambiante a été réalisée. Finalement, l'élution des ARN se fait avec de l'eau pure dépourvue d'ARNase. Les ARN pouvant se solubiliser avec de 68 Matériels et méthodes l'eau, ils sont entranés au travers la colonne. Un deuxième passage permet de s'assurer que le maximum d'ARN a été récupéré et un chauffage pendant 10 min à 60C est réalisé afin de séparer les brins d'ARN éventuellement appariés. L'ARN est mis dans la glace ou conservé à -20C. b) Des CML Les cellules sont rincées avec du tampon PBS, puis l'extraction d'ARN s'effectue selon les recommandations du kit Qiagen. Les cellules sont reprises dans du tampon de lyse fourni dans le kit et le lysat est déposé sur les colonnes et la même procédure que pour le foie a été suivie. VI. 2. Transcription reverse (RT) Après la purification, les ARN sont quantifiés par spectrophotométrie (Thermo Scientifique Nano Drop 1000, USA) par la lecture des densités optiques (DO) aux longueurs d'onde 260 nm et 280 nm. Une quantité de 1 g de cet ARN a servi pour l'obtention de l'ADNc par transcription inverse en utilisant des amorces de polyT se fixant sur la séquence poly-adénylée des ARNm. La RT est réalisée dans un mélange comprenant 1 g d'ARN, 10 M d'oligo (dT) 15 mer, 25 mM de dNTP, des inhibiteurs de RNases, 200 unités de M-MuLV Reverse Transcriptase et le tampon de réaction à 42C pendant 90 minutes. La réaction est arrêtée en mettant les tubes à 72C pendant 10 minutes. Les ADNc sont ensuite conservés à -20C puis dilués pour être utilisés pour la réaction de PCR. VI. 3. Réaction de PCR quantitative en temps réel (PCRq) La phase d'amplification est réalisée avec un système de SYBR green I (Bio-rad). Après une étape de dénaturation réalisée à 95C pendant 3 minutes, l'amplification jusqu'à la saturation de l'ADNc se fait selon 50 cycles dans l'Icycler MyiQ single color Realtime PCR détection system de Bio-rad. Le schéma d'un cycle est le suivant : 10 secondes de dénaturation à 95C ; 45 secondes d'hybridation des amorces à la température du couple d'oligonucléotides utilisé ; 60 secondes d'élongation à 72C. Les résultats sont analysés par le logiciel MyiQ (Bio-rad). VII. La fonction vasculaire chez l'animal VII. 1. Réactivité vasculaire sur carotide de rat Cette méthode a été utilisé pour étudier l'effet de la thrombine sur la contraction et la relaxation d'anneaux carotidiens des rats SHR et Wistar. L'artère carotide est prélevée et immédiatement placée dans une solution physiologique saline (PSS) de la composition suivante (valeurs en mM) : NaCl 118 ; KCl 5, 4 ; MgSO4 0, 06 ; 69 Matériels et méthodes KH2PO4 1, 0 ; Glucose 11, 0 ; CaCl2 1, 9 ; NaHCO3 25, 0. Après avoir soigneusement nettoyé le tissu adipeux et conjonctif, les artères ont été coupées en anneaux de 3 mm de longueur et montés sur le myographe (Danish Myo Technology, Aarhus, Danemark). Les anneaux sont oxygénés en continu par un mélange gazeux (75 % N2 ; 15 % O2 ; 5 % CO2) dans un bain de PSS à 37C. La tension des anneaux artériels est équilibrée pendant 40 minutes pour atteindre la tension physiologique de repos de 1, 0 g (4, 9 mN). Au cours de la période d'équilibration, le bain de PSS est changé toutes les 15 minutes. A la fin de l'équilibration, l'intégrité fonctionnelle de l'endothélium est testée par la capacité des anneaux précontractés avec une concentration de phényléphrine (PE) 10-5 M à se relâcher en réponse à l'acétylcholine (Ach) 10-5 M. Après, un lavage, l'effet contractile de la de thrombine (FIIa) à 3 U/mL a été mesuré après incubation des anneaux pendant 30 minutes. Les anneaux sont ensuite relavés, et les effets vasodilatateurs de la thrombine ont été mesurés après les avoir précontractés à la Phe 10-5 M. Les anneaux sont ensuite lavés après 15 min d'incubation et les réponses dilatatrices à l'Ach sont étudiées sur des anneaux précontractés à 10-5 M de Phe. VII. 2. Réactivité vasculaire sur carotide et l'artère mésentèrique de souris Les réponses contractiles et de relaxation sont évaluées dans les carotides et les mésentères isolées de souris SRFSMKO, les souris surrexprimant SRF, SRF et contrôles. La carotide et la mésentère sont excisées et placées sur la glace dans du PSS de composition suivante (en mM) : NaCl, 130 ; KCl, 3, 7 ; MgSO4, 1, 2 ; KH2PO4, 1, 2 ; CaCl2, 1, 6 ; NaHCO3, 14, 9 et glucose, 11. Les artères sont isolées et soigneusement nettoyées des matières grasses, et des préparations d'anneaux (longueur 2, 5 mm) sont effectuées. Les anneaux sont ensuite montés sur un fil-myographe (DMT, Aarhus, Danemark), dans un bain d'organe contenant 8 ml d'une solution de PSS oxygénée maintenue à 37 C avec un pH de 7, 4. Les anneaux sont laissés à équilibrer pendant 30 minutes à une tension de repos de 1 g, en renouvelant le milieu toutes les 15 minutes. Toutes les préparations sont contractées avec une concentration sous- maximale de Phe (10-5 M) suivie d'une relaxation à l'Ach pour évaluer la capacité contractile de chaque anneau. La voie -adrénergique a été évaluée par la contraction dose dépendante provoquée par la Phe (10-9 à 10-5 M). La relaxation dépendante de l'endothélium est évaluée avec des concentrations croissantes en Ach (10-9 à 10-4 M) avec des anneaux précontractés à 10-5 M de Phe, en présence ou en l'absence de 10-4 M de L-NAME, un inhibiteur de l'endothélium. La sensibilité du vaisseau au NO est évaluée via la dose-réponse au 70 Matériels et méthodes nitroprussiate de sodium donateur de NO (SNP, 10-9 à 10-4 M) dans des anneaux prétraités avec du L-NAME (10-4 M) et précontractés avec de la Phe (10-5 M). La réponse maximale (Emax) et la concentration en agoniste provoquant 50% des réponses maximales (EC50) ont été déduites à partir des courbes dose-réponses individuelles. Ces dernières valeurs sont transformées en valeurs PD2, qui est le logarithme négatif des valeurs d'EC50. 71 55 Résultats Résultats I. Analyse hématologique Nous avons comparé la numération sanguine des rats SHR et des rats Wistar. Le sang a été prélevé avec du citrate au 1/10eme du volume total. Le tableau V montre les principaux paramètres hématologiques mesurés chez ces rats. Les rats SHR présentent un poids plus faible par rapport aux rats Wistar et ce quel que soit l'âge. Le nombre de globules rouges, l'hématocrite, l'hémoglobine, le nombre de plaquettes ainsi que le volume plaquettaire moyen se trouvent être plus élevés chez les rats SHR âgés de 12 semaines par rapport aux rats Wistar du même âge. Une numération en globules blancs et plaquettes plus élevée est également observée chez les rats SHR à l'âge de 5 semaines. Cependant, aucune différence n'est notée au niveau du nombre de globules rouges, de l'hématocrite, de l'hémoglobine ou encore du volume plaquettaire moyen. Quel que soit le stade d'hypertension, les rats SHR présentent un poids corporel significativement plus faible que celui des rats Wistar, au même âge. Tout comme le poids, tous les paramètres hémodynamiques sont augmentés chez les animaux âgés de 12 semaines par rapport aux rats âgés de 5 semaines. Cependant, le nombre de plaquettes chez le SHR est augmenté également, alors que chez le rat Wistar, est en net diminution dans l'âge. Tableau V : numération sanguine des rats SHR et des rats Wistar. Les résultats sont représentés par les moyennes SEM. n 10 pour chaque groupe des rats de 12 semaines et n 6 pour chaque groupe des rats de 5 semaines, * p versus Wistar, * p versus Wistar, * p versus Wistar du même âge. Poids (g) Globules rouges (u1012/L) Globules blancs (u109/L) Plaquettes (u109/L) Hématocrite (%) Hémoglobine (g/dL) Volume plaquettaire moyen (fL) Wistar 5 sem 143 2 SHR 12sem 349 8 5sem 81 1* 12sem 273 4 * 5, 0 0, 1 6, 0 0, 2 5, 0 0, 1 7, 3 0, 03 * 7, 0 0, 5 3, 2 0, 3 4, 0 0, 3* 3, 1 0, 1 629 31 429 21 497 18* 527 14 * 29, 0 0, 3 32, 2 0, 9 30 0, 4 36, 6 0, 3 * 10, 0 0, 1 11, 6 0, 3 10, 0 0, 1 12, 8 0, 1 * 6, 00, 1 6, 6 0, 1 6, 0 0, 3 7, 9 0, 2 * 73 Résultats II. Etude de la coagulation in vitro II. 1. La coagulation au niveau du plasma II. 1. 1. Génération de thrombine dans le plasma Nous avons analysé la capacité de génération de thrombine dans le plasma des rats SHR et Wistar à 5 et 12 semaines par un test intégratif de génération de thrombine. Les résultats montrent des taux significativement plus faibles de thrombine générée dans le plasma des rats SHR par rapport au plasma des rats Wistar. La figure 18 A montre un profil typique de génération de thrombine dans du PRP déclenché avec une faible concentration de facteur tissulaire. 175 125 200 i 100 ) 150 Wistar SHR M n ( e n b m o r h T Figure 18 A : Courbes de génération de thrombine dans le PRP des rats SHR et Wistar, ajusté à 500G/L de plaquettes et en présence de 0, 5 pM de FT. Temps (min) 75 50 25 0 0 10 20 74 Résultats L'initiation de la génération de thrombine est retardée et le pic de thrombine générée est plus faible dans le plasma du rat SHR par rapport au plasma du rat Wistar. Des quantités plus faibles de thrombine générée sont observées à la fois dans le PRP et le PDP des rats SHR, et ce quelle que soit la concentration de FT utilisée pour déclencher la coagulation (figure 18 B et figure 18 C). Comme attendu, à des concentrations faibles en FT, la génération de thrombine est plus élevée en présence de surfaces cellulaires (plaquettes) par rapport à des phospholipides synthétiques (mélange PC/ PS / PE). * * PRP * * 800 600 400 200 0 PDP 1000 1200 i . P T E Wistar SHR ) n m M n ( Figure 18 B : Travail thrombinique réalisé dans le plasma riche en plaquettes (PRP) ajusté à 500 G /L en plaquettes ou en plasma dépourvu en plaquettes (PDP) additionné de 4 M vésicules PC /PS / PE. La coagulation est déclenchée soit avec de faibles concentrations (0, 5 pM) ou hautes (50 pM) de facteur tissulaire (FT). Les résultats sont représentés par les moyennes SEM de 8 à 13 différents plasmas testés ; * P versus Wistar, P versus PRP à 0, 5 pM de TF. FT (pM) 0. 5 50 0. 5 50 75 Résultats Figure 18 C : Travail thrombinique réalisé dans le plasma riche en plaquettes (PRP) ajusté à 500 G /L en plaquettes ou en plasma dépourvu en plaquettes (PDP) des rats âgés de 5 semaines. La coagulation est déclenchée soit avec de faibles concentrations (0, 5 pM) ou hautes (50 pM) de facteur tissulaire (FT) additionné de 4 M vésicules PC /PS / PE dans le cas de PDP. Les résultats sont représentés par les moyennes SEM de 6 à 11 différents plasmas testés ; * P versus Wistar. 76 Résultats Au niveau du PRP, nous avons observé un pic plus faible chez le rat SHR à 12 semaines quelle que soit la concentration de FT ajoutée par rapport au rat Wistar. Nous avons observé également un temps pour atteindre le pic significativement plus faible et une vélocité plus élevée chez ce rat à de faible concentration en FT (tableau VI). Tableau VI : Paramètres thrombinographiques dans le PRP chez les rats à 12 semaines. Les résultats sont exprimés en moyennes SEM. n 10 pour chaque groupe, *P FT 0, 5 (pM) FT 50 (PM) Wistar SHR Wistar SHR ETP (nM. min) 812 80 592 39 * 933 71 628 27* Temps de latence (min) 6, 2 0, 4 6, 6 0, 4 1, 8 0, 2 1, 7 0, 1 Pic (nM) 163 17 137 11 161 21 137 9 Temps pour atteindre le pic (min) 10, 3 0, 4 8, 9 0, 3* 5, 0 0 , 4 5, 1 0, 3 Vélocité (nM/min) 45 6 74 9* 58 9 43 4 Au niveau du PDP, un pic et une vélocité plus faibles sont observés chez le rat SHR à 12 semaines à de fortes concentrations en FT par rapport au Wistar. Aucune différence n'est observée dans le temps pour atteindre le pic (tableau VII). Tableau VII : Paramètres thrombinographiques dans le PDP chez les rats à 12 semaines Les résultats sont exprimés en moyennes SEM. n 10 pour chaque groupe, *P FT 50 (pM) FT 0, 5 (pM) Wistar SHR Wistar SHR ETP (nM. min) 521 55 328 24 * 902 61 669 47 * Temps de latence (min) 3, 8 0, 3 4, 60, 5 1, 3 0, 1 1, 5 0, 1 Pic (nM) 59 9 56 5 207 19 163 18 Temps pour atteindre le pic (min) 8, 1 0, 4 8, 1 0, 5 3, 3 0, 1 3, 8 0, 6 Vélocité (nM/min) 16 2 17 2 105 11 85 9* Cependant, nous n'avons pas observé de différences dans le temps de latence, que ce soit au niveau du PRP comme du PDP. 77 Résultats A 5 semaines, le PRP du rat SHR montre des valeurs de pic de thrombine générée et de vélocité plus faibles par rapport au rat Wistar. Cependant, aucune différence significative dans le temps de latence et le temps pour atteindre le pic n'est notée (tableau VIII) et ce, quelle que soit la concentration de FT utilisée pour déclencher la réaction. Tableau VIII : Paramètres thrombinographiques dans le PRP des rats de 5 semaines. Les résultats sont exprimés en moyennes SEM. n 11 pour chaque groupe, *P PRP ETP (nM. min) FT (0, 5 pM) FT 50 (pM) Wistar 730 19 SHR 612 19* Wistar 1003 19 SHR 731 12* Temps de latence (min) 8, 0 1, 1 7, 0 1, 1 7, 0 0, 3 7, 0 0, 7 Pic (nM) 146 7 117 7* 197 10 139 18* Temps pour atteindre le pic (min) Vélocité (nM/min) 12, 0 1, 2 11, 0 1, 5 10, 0 0, 4 10, 0 1, 0 49 4 35 3 69 3 47 7 Au niveau du PDP, le rat SHR de 5 semaines montre des valeurs de pic de thrombine générée plus faible par rapport au Wistar du même âge. Cependant, aucune différence n'est notée dans le temps de latence, le temps pour atteindre le pic et la vélocité entre ces rats de 5 semaines (tableau IX). De plus, l'addition de fortes concentrations en FT (50 pM) réduit le temps de latence et le temps pour atteindre le pic et augmente les valeurs de vélocité dans le PDP des deux souches de rats (tableau IX). Tableau IX : Paramètres thrombinographiques dans le PDP des rats de 5 semaines. Les résultats sont exprimés en moyennes SEM. n 11 pour chaque groupe, *P PDP ETP (nM. min) FT (0, 5 pM) SHR 168 17* Wistar 257 29 FT 50 (pM) SHR Wistar 671 38 542 40* Temps de latence (min) 8, 0 1, 6 7, 0 1, 7 3, 0 0, 6 3 0, 7 Pic (nM) 54 10 42 10* 128 12 107 17* Temps pour atteindre le pic (min) Vélocité (nM/min) 11 1, 7 18 3 11 1, 8 14 4 5, 0 0, 8 60 8 6, 0 1, 0 52 11 78 Résultats II. 1. 2. Quantification des facteurs de coagulation dans le plasma Nous avons quantifié les facteurs de coagulation dans les plasmas des rats SHR et des rats Wistar à l'âge de 5 et 12 semaines et nous avons choisi parmi les facteurs de coagulation pro- coagulants : le TF, déclencheur de la voie extrinsèque de la coagulation et libéré par la paroi vasculaire ; la prothrombine, le précurseur de la thrombine ; le FVIII, cofacteur jouant un rôle clé dans l'amplification de la coagulation ; les complexes TAT, marqueur de coagulation intravasculaire. Et les facteurs anticoagulants, nous avons choisi : le TFPI, inhibiteur spécifique de la voie du TF (voie extrinsèque) et libéré par la paroi artérielle ; l'AT, l'inhibiteur spécifique de la thrombine ; Et la thrombomoduline, cofacteur du système inhibiteur de la PCa. 79 Résultats Les résultats représentés dans le tableau X montrent chez les rats SHR par rapport aux rats Wistar, à 5 semaines : i) Des taux plasmatiques en prothrombine significativement plus faibles et des taux en FT plus faibles ; ii) Une activité TFPI significativement plus élevée mais des taux plasmatiques en thrombomoduline plus faibles ; iii) Des taux plasmatiques en TAT plus élevés bien que la différence ne soit pas statistiquement significative ; iiii) Des niveaux similaires d'antithrombine et de FVIII ; Et les résultats à 12 semaines, montrent : i) Une activité FT et des taux plasmatiques en prothrombine significativement plus faibles ; ii) Des taux plasmatiques en FVIII plus faibles bien que la différence ne soit pas statistiquement significative ; iii) Une activité TFPI significativement plus élevée mais des taux plasmatiques en thrombomoduline plus faibles ; iiii) Des niveaux similaires d'antithrombine et de TAT. Tableau X : Concentration des principaux facteurs pro et anticoagulants dans le plasma des rats SHR et rats Wistar à 5 et 12 semaines (sem). Résultats présentent les valeurs des moyennes SEM ; * P versus Wistar. Âge FT (pmoles/L) TFPI (U/mL) Prothrombine (%) Antithrombine (%) Thrombomoduline (ng/mL) FVIII (%) Complexes TAT (ng/mL) Wistar SHR 5 sem 12 sem 5 sem 12 sem 11, 9 1, 3 3, 7 0, 8 9, 7 1, 2 1, 2 0, 3 * 6, 40, 5 4, 5 0, 4 9, 5 0, 8* 6, 9 0, 2 * 65 4 120 5 83 4 107 7 55 2* 115 5 58 4 * 100 4 22, 6 2, 2 28, 9 4, 8 16, 1 1, 3* 17, 6 2, 3* 221 21 150 20 197 33 120 14 12 7 53 12 33 15 52 10 80 Résultats II. 1. 3. Effet du FT sur le taux de thrombine générée dans du plasma L'effet de concentrations croissantes en FT sur la génération de thrombine est mesuré dans le PDP des rats SHR et des rats Wistar. Les valeurs d'ETP, représentées dans la figure 19, montrent une augmentation à 5 pM de concentration en FT par rapport à 0, 5 pM chez les deux souches de rat. Les valeurs d'ETP restent relativement constantes jusqu'à 50 pM de FT. A 100 pM, la génération de thrombine augmente plus considérablement chez le rat SHR. Quelle que soit la concentration de FT, le taux de thrombine générée dans le plasma des rats SHR reste inférieur à celui observé dans le plasma du rat Wistar. i ) n m M n ( . P T E 0, 5 FT 5 FT 10 FT 25 FT 50 FT 100 FT 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 Wistar SHR Figure 19 : le travail thrombinique en fonction de la concentration de FT. La génération de thrombine est mesurée en présence de 0, 5, 5, 10, 25, 50 ou 100 pM de FT dans le plasma dépourvu en plaquettes du rat SHR et du rat Wistar. Les résultats sont exprimés en moyenne d'ETP de 2 expériences en triple. 81 Résultats II. 1. 4. Effet de la prothrombine et du TFPI sur l'ETP in vitro Afin de voir l'implication de la concentration en TFPI endogène dans la génération de thrombine dans le plasma, nous avons mesuré le travail thrombinique en présence de concentrations croissantes en TFPI recombinant humain purifié dans du PDP de rat Wistar. Les résultats présentés sur la figure 20 A montre que l'addition de TFPI induit une diminution dose-dépendante de l'ETP. * * * * 0. 6 1. 2 P T E o i t a R 1. 0 0. 8 Figure 20 A : Effet de la concentration de TFPI sur génération de thrombine dans le plasma du rat Wistar. Du TFPI recombinant humain purifié a été ajouté à du PDP de rat Wistar et la génération de thrombine a été déclenchée par 0, 5 pM de FT en présence de 4 M de vésicules phospholipidiques PC /PS / PE. Les résultats (moyennes SEM de 5 expériences différentes avec le même pool de plasma) sont exprimés sous forme de ratios de valeurs obtenues avec chaque PDP seul. * P vs une valeur de ratio de 1. TFPI (g/mL) 0. 2 0. 0 0. 5 1. 0 1. 5 2. 0 0. 4 0. 0 82 Résultats Nous avons ensuite mesuré l'effet de la prothrombine bovine purifiée en concentrations croissantes sur la génération de thrombine dans du PDP de rat SHR. La figure 20 B montre que l'addition de prothrombine induit une augmentation dose-dépendante de l'ETP. P T E o i t a R 2. 5 2. 0 1. 5 1. 0 0. 5 0. 0 * * * * 0 12 24 36 48 FII (g/mL) Figure 20 B : Effet de la concentration de prothrombine sur le taux de thrombine générée dans le plasma du rat SHR. De la prothrombine bovine purifiée est ajoutée à du PDP de rat SHR, et la génération de thrombine est déclenchée par 0, 5 pM de FT en présence de 4 M de vésicules phospholipidiques PS / PE / PC. Les résultats (moyennes SEM de 5 expériences différentes du même pool de plasma) sont exprimés sous forme de ratios de valeurs obtenues avec chaque PDP seul. * P vs une valeur de ratio de 1. 83 Résultats II. 1. 5. Expression hépatique des facteurs de coagulation FII et FV chez le rat SHR Nous avons vérifié l'état du foie par la quantification des expressions transcriptionnelles de deux facteurs de coagulation, la prothrombine et le FV chez les deux souches de rat. Le foie du rat SHR présente une expression plus faible en ARNm de prothrombine et FV par rapport au rat Wistar (Figure 21). Figure 21 : Expression des ARNm de la prothrombine et du facteur FV dans le foie. L'expression des ARNm est mesurée par le PCRq et l'expression relative est calculée par rapport à l'expression de la HPRT. Les valeurs représentent la moyenne SEM d'au moins trois expériences indépendantes, *p versus rats Wistar. II. 1. 6. Conclusion : Nous avons montré dans cette première partie de résultats que : Le plasma du rat SHR montre une génération de thrombine plus diminuée par rapport au rat Wistar. Ce résultat semble être lié, d'une part, aux faibles taux plasmatiques et d'expression hépatique en prothrombine, un facteur précurseur de la thrombine et de ce fait, jouant un rôle capital dans la génération de thrombine. D'autre part, les taux plasmatiques élevés en TFPI retrouvés chez le SHR par rapport au Wistar pouvaient également jouer un rôle dans cette faible génération de thrombine chez ce modèle de rat hypertendu. D'autant plus, in vitro, le TFPI influe sur la génération de thrombine dans le plasma. 84 Résultats II. 2. La coagulation au niveau pariétal II. 2. 1. Génération de thrombine à la surface d'anneaux artériels Nous avons mesuré la génération de thrombine à la surface d'anneaux artériels issus de carotides, d'aortes thoraciques ou d'aortes abdominales de rats SHR et Wistar. Les valeurs d'ETP obtenues montrent des quantités plus élevées de thrombine générée à la surface des anneaux issus de rats SHR par rapport aux anneaux des rats Wistar, et ce quelle que soit l'artère, carotide ou aorte. Cependant, aucune différence significative n'est observée entre les anneaux carotidiens et aortiques (Figure 22). Figure 22 : Les valeurs d'ETP à la surface des anneaux artériels de carotide, aorte thoracique et abdominale. La réaction de génération de thrombine est déclenchée par l'addition des anneaux carotidiens ou aortiques à un pool de PDP de rats Wistar. Les résultats sont exprimés sous forme de moyennes des valeurs d'ETP obtenus. n 5 dans chaque groupe * P versus rats Wistar. 85 Résultats II. 2. 2. Génération de thrombine à la surface d'anneaux aortiques A l'issu de ce résultat, nous avons choisi de limiter notre étude comparative aux anneaux issus de l'aorte thoracique des animaux étudiés qui présente une facilité de prélèvement et une taille plus importante en nombre d'anneaux obtenu. Nous avons alors remesuré la génération de thrombine à la surface de la paroi aortique de ces rats SHR et des rats Wistar à l'âge de 5 et de 12 semaines. Figure 23 A : Travail thrombinique à la surface des anneaux aortiques des rats de 5 semaines. La réaction est déclenchée avec 50 pM de FT au niveau du PDP ou avec des anneaux des aortes thoraciques de rat SHR ou Wistar. Les résultats sont les moyennes SEM de 8 expériences avec des anneaux de rats différents. Alors qu'aucune différence significative n'est observée à 5 semaines (figure 23 A), l'ajout des anneaux aortiques à un pool de PDP de rats Wistar a augmenté de manière significative les valeurs ETP par rapport au plasma seul stimulé par 50 pM de FT (une concentration choisie pour être proche des quantités de FT de libérées par les anneaux) chez les rats à 12 semaines. Cette activité procoagulante est encore plus élevée pour les anneaux aortiques des rats SHR de 12 semaines que pour les anneaux Wistar (figures 23 B et 23 C), comme c'était également observé dans la figure 22. L'analyse des courbes de la cinétique de la formation de thrombine a révélé une différence marquée dans la hauteur du pic entre les différents spécimens alors qu'il n'y a pas de différence significative dans le temps de latence (figure 22 B). 86 Résultats ) i M n ( e n b m o r h T 120 100 80 60 40 20 0 PDP 50 pM TF PDP Anx Wistar PDP Anx SHR 0 10 20 30 Temps (min) 750 700 650 600 * i ) n m M n ( . Figure 23 B : Courbes de génération de thrombine à la surface des anneaux aortiques. La réaction est déclenchée avec 50 pM de FT au niveau du PDP ou avec des anneaux des aortes thoraciques de rat SHR ou Wistar. PFP TF Wistar Anneaux P T E SHR 550 500 450 400 Figure 23 C : Travail thrombinique à la surface des anneaux aortiques des rats de 12 semaines. La réaction est déclenchée avec 50 pM de FT au niveau du PDP ou avec des anneaux des aortes thoraciques de rat SHR ou Wistar. Les résultats sont présentés sous forme de moyennes SEM de 8 expériences avec des anneaux de rats différents ; * P vs Wistar ; # P vs PDP TF. 87 Résultats II. 2. 3. Génération de thrombine à la surface des CE et des CML vasculaires des rats de 12 semaines Nous avons étudié la génération de thrombine à la surface des principales cellules constituant la paroi aortique, les CE et les CML vasculaires. Les résultats montrent une génération plus prononcée en thrombine à la surface des CML par rapport aux CE que ce soit chez le rat SHR ou chez le rat Wistar (figures 24) avec des temps de latence et pour atteindre le pic, plus élevés et un pic de thrombine générée plus faible avec les CE par rapport aux CML (tableau XI). ) i M n ( e n b m o r h T 120 100 80 60 40 20 0 CML Wistar CML SHR CE Wistar CE SHR 0 10 20 30 Temps (min) Figure 24 A : Courbes représentatives de génération de thrombine à la surface des CE et CML vasculaires adhérentes dans un pool PDP de rats Wistar ajouté à une monocouche de CE ou de CML en culture primaire. Les résultats sont les moyennes SEM de 12 expériences. Tableau XI : Paramètres thrombinographiques de la génération de thrombine à la surface des CE et les CML. Les résultats sont exprimés en moyennes SEM (n 3). ETP (nM. min) Temps de latence (min) Pic (nM) CE CML Wistar SHR Wistar SHR 435 27 427 28 787 5 824 9 * 4 0, 3 4 0, 5 38 3 38 6 2 0, 2 43 5 Temps pour atteindre le pic (min) 10 0, 3 11 0, 6 7 0, 7 Vélocité (nM/min) 6 1 6 1 16 4 2 0, 3 72 7 * 6 0, 8 17 4 88 Résultats Les résultats montrent également des quantités de thrombine générée plus élevées à la surface des CML issues des rats SHR par rapport aux rats Wistar, mais aucune différence n'est observée entre les CE des deux souches de rat (Figure 24 B). Cette différence est d'autant plus observée dans les valeurs des pics de thrombine générée et qui se trouvent être plus élevé chez les CML du rat SHR par rapport au rat Wistar. CML CE * 900 800 700 600 500 400 300 Wistar SHR Wistar SHR ) n m M n ( . i P T E Figure 24 B : Valeurs d'ETP de la génération de thrombine à la surface des CE et CML vasculaires adhérentes. La génération de thrombine est réalisée dans un pool de PDP de rats Wistar ajouté à une monocouche de CE ou de CML en culture primaire. Les résultats sont les moyennes SEM de 12 expériences ; * P vs Wistar. 89 Résultats II. 2. 3. 1. Effet du détachement des cellules par la trypsine sur l'activité procoagulante Nous avons étudié l'effet du détachement des CML de rat SHR et de rat Wistar de leur support par la trypsine sur l'activité PPA de ces cellules en comparant cette activité procoagulante des CML du rat SHR et du rat Wistar détachées par la trypsine à celle de cellules adhérentes après les avoir ajustées au même nombre (20000 cellules). La Figure 25 A montre les résultats obtenus avec les CML adhérentes et la figure 25 B présente les résultats obtenus avec les CML détachées des deux souches de rat. Une différence significative existe entre les CML de rat Wistar et celle du rat SHR chez qui l'activité PPA est significativement plus élevée quand les cellules sont adhérentes, par contre, aucune différence n'est observée quand les cellules sont détachées à la trypsine. Par ailleurs, les cellules détachées par la trypsine présentent une activité procoagulante 50 fois plus élevée qu'avec les cellules adhérentes (figure 24 A et B). A) B) ) M n ( r e S P n e s t n e l a v i u q E 45000 40000 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 CML Wistar CML SHR Figure 25 : Effet du détachement des CML de rats SHR et Wistar par la trypsine sur leur activité PPA. A) Activité PPA à la surface des CML adhérentes. B) Activité PPA à la surface des CML détachées par la trypsine. Les cellules sont ajustées au même nombre de 20000 cellules. Les résultats sont exprimés en équivalents PSer (n 6 pour les cellules adhérentes et n 8 pour les cellules détachées). * p 0, 003 versus CML Wistar. 90 Résultats II. 2. 3. 2. Effet de la concentration en FT sur la génération de thrombine à la surface des CML L'effet de concentrations croissantes en FT sur la génération de thrombine est mesuré à la surface des CML des rats SHR et des rats Wistar. Le calcul des ETP des courbes de cinétique de génération de thrombine (Figure 26) montre des valeurs équivalentes relativement constantes d'ETP obtenues avec des concentrations allant de 0 à 10 pM en FT par chez les deux souches de rat. A 50 pM de FT, une augmentation de travail thrombinique est enregistrée à la surface des CML des deux souches de rat par rapport aux valeurs obtenues avec les concentrations inférieures. Cependant, quelle que soit la concentration de FT utilisée pour déclencher la génération de thrombine, un taux de thrombine génération plus élevé est observé à la surface des CML SHR par rapport aux CML du rat Wistar, sauf à 50 pM o des taux similaires sont obtenus pour les deux souches de rat. Figure 26 : Valeurs d'ETP à la surface des CML de rat SHR et Wistar en fonction de la concentration de TF. Les résultats sont des valeurs moyennes d'ETP de 3 expériences différentes avec des cellules au passage 6. *p versus CML Wistar. 91 Résultats II. 2. 3. 3. Effet de la PCa et du TFPI sur les paramètres thrombinographiques à la surface des CML. Nous avons étudié l'effet de deux inhibiteurs de la génération de thrombine sur les paramètres thrombinographiques des CML, à savoir la PCa (25 nM) et le TFPI (10 ng/mL). Les résultats présentés dans le tableau X montrent une diminution significative des valeurs d'ETP après ajout de la PCa et du TFPI avec une diminution des valeurs du pic chez les deux souches de rat. Cependant, aucune modification n'est observée dans les valeurs du temps de latence, du temps pour atteindre le pic et de la vélocité chez les deux souches de rat (tableauXII). Tableau XII : Paramètres thrombinographiques de la génération de thrombine à la surface des CML en présence de PCa et de TFPI. Les résultats sont exprimés en moyennes SEM (n 4) ; *p versus Wistar. ETP (nM. min) Temps de latence (min) Pic (nM) Temps pour atteindre le pic (min) Vélocité (nM/min) Base PCa TFPI SHR Wistar SHR Wistar SHR Wistar 787 5 824 9 * 59963 57763 61955 63864 2, 00, 1 1, 70, 2 2, 20, 2 1, 90, 3 2, 0 0, 2 2, 0 0, 3 43 5 72 7 * 5512 639 627 536 7, 0 0, 7 6, 0 0, 8 16 4 17 4 6, 80, 4 5, 80, 4 7, 70, 4 6, 30, 7 144 163 101 182 92 Résultats II. 2. 4. Dosage des facteurs hémostatiques pariétaux Nous avons comparé les quantités des principaux facteurs pro et anticoagulants d'origine pariétale exprimés à la surface des anneaux aortiques, des CML et des CE des rats SHR et des rats Wistar et qui jouent un rôle clé dans l'activation ou l'inhibition de la voie extrinsèque de la coagulation. A la surface des anneaux aortiques, le rat SHR exprime des quantités significativement plus élevées en TFPI mais également plus élevées en activité PPA que le rat Wistar. Cependant, bien que non significatives, des quantités plus faibles en FT sont libérées par les anneaux du rat SHR par rapport au rat Wistar. Ceci n'est pas observé au niveau cellulaire des CML du rat SHR qui expriment plus de FT. De plus grandes quantités de PPA et de TFPI sont également observées chez ces CML contrairement aux CML de rat Wistar. Aucune différence n'est retrouvée dans les quantités de FT et de TFPI libérées par les CE des deux souches de rat (Tableau XIII). Tableau XIII : Quantité des facteurs pro- et anticoagulants exprimés à la surface des anneaux aortiques et des cellules vasculaires issus des rats SHR et rats Wistar. Spécimen Facteur Wistar SHR TF (pmoles/L) TFPI (U/mL) (nM PPA d'anneau) TF (pmoles/L) TFPI (U/mL) Anneaux aortiques CML aortiques 93 8 76 9 0, 10 0, 01 0, 14 0, 01 * équivalent PS/g 1, 9 0, 2 3, 4 0, 4 * 29 2 37 2 * 0, 009 0, 002 0, 038 0, 004 * PPA (nM équivalent PS / mL) 649 22 747 33 * CE aortiques TF (pmoles/L) TFPI (U/mL) 1, 5 0, 2 1, 8 0, 5 0, 020 0, 002 0, 020 0, 001 93 Résultats II. 3. Conclusion : Nous avons montré dans cette deuxième partie des résultats que : Le rat SHR montre une génération de thrombine beaucoup plus élevée à la surface des anneaux artériels par rapport au rat Wistar. Ce résultat est lié principalement l'activité procoagulante élevée quantifiée à la surface des anneaux aortiques de ces rats. Les cellules responsables de cette hypercoagulabilité pariétale sont les CML et pas les CE. Les CML aortiques du rat SHR présentent une génération de thrombine plus augmentée par rapport aux CML du rat Wistar. Ce résultat est expliqué principalement par l'augmentation de l'activité procoagulante et les taux élevés de TF quantifiés à la surface de ces cellules. 94 Résultats III. Interaction coagulation et remodelage vasculaire III. 1. Expression des récepteurs de la thrombine par les CML vasculaires Nous avons également étudié l'expression des intégrines v et 3 par les CML des rats SHR et des rats Wistar par PCRq. Les résultats représentés dans la figure 27, montrent un taux d'expression des ARNm des deux intégrines plus faible au niveau des CML du rat SHR par rapport au Wistar. N R A s e d e v i t a e r n o s s e r p x E i l ) e n i t c A - a t e B a l e d c e v a n o i t a s i l a m r o n ( 2, 50 2, 00 1, 50 1, 00 0, 50 0, 00 CML Wistar CML SHR Alpha V Beta 3 Figure 27 : Expression des ARNm des intégrines v et 3 dans les CML. L'expression des sous-unités v et 3 des intégrines est mesurée par PCRq. Les cellules sont cultivées jusqu'au passage 5 et l'expression relative des intégrines est calculée par rapport à l'expression de la actine. Les valeurs représentent la moyenne SEM d'au moins trois expériences indépendantes. 95 Résultats III. 2. Effet de la thrombine sur la réactivité vasculaire L'effet de la thrombine sur la fonction vasculaire de la carotide a été exploré in vitro avec la méthode de myographie. Les résultats montrent que la thrombine induit une contraction chez les anneaux carotidiens du rat SHR contrairement au rat Wistar alors que l'effet contractile est moins présent chez ces rats avec le KCl 80 mM (Figure 28). Figure 28 : Réponses contractiles de la carotide de rat SHR et Wistar au KCl et FII. 96 Résultats III. 3. Etude du rôle des CML dans la rigidité artérielle III. 3. 1. Au niveau de l'artère carotide La fonction vasculaire de la carotide des souris KO en SRF, SRFSMKO, et avec surexpression en SRF, SRF et contrôles, a été explorée in vitro avec la méthode de myographie. Les résultats sont présentés dans le tableau XIV et les figures 29. Tableau XIV : Les réponses contractiles et de relaxation des carotides de souris contrôle, SRFSMKO et SRF . Les résultats sont présentés sous forme de moyenne SEM . LN, préparations carotidiennes préincubées avec 10-4 M de L-NAME, Emax, une efficacité maximale ; pD2, concentration requise pour produire une contraction de 50% en réponse à PE ou concentration requise pour produire la relaxation de 50% en réponse à l'ACh et le SNP. * P * p vs groupe contrôle mutant. P P SRF vs SRFSMKO. n Emax (mN) pD2 n Emax (%) pD2 n Emax (%) pD2 PE ACh SNP Contrôle 11 1, 75 0, 30 -6, 81 0, 07 11 84 3 -8, 19 0, 10 11 ( LN) 112 5 SRFSMKO 7 1, 68 0, 31 -6, 98 0, 08 7 80 7 SRF 8 2, 61 0, 25* -7, 00 0, 11 8 83 4 -7, 36 0, 20* -8, 00 0, 08 7 ( LN) 106 3 8 ( LN) 116 7 -7, 82 0, 14 -7, 25 0, 15* -7, 75 0, 07 Un effet contractile plus important est observé chez les souris surexprimant SRF (SRF ) par rapport aux contrôles et au SRFSMKO (Figure 29A). Ceci est quantifié par un effet maximal significativement plus élevé (tableau XIV). Aucune différence n'est cependant notée au niveau de la contraction à la PE chez les souris KO par rapport aux contrôles. 97 Résultats 3 i ) 1 2 2, 5 1, 5 N m CTL SRF ( n o s n e T SRFSMKO Figure29 A : Courbes doses réponses à la Phe dans la carotide de souris contrôle, SRFSMKO et SRF . La carotide des souris SRF présente une relaxation significativement plus faible que les souris SRFSMKO (figure 29 B), comme le montrent plus clairement les valeurs de pD2 déduites des EC50 des courbes dose réponses à l'Ach malgré un effet maximal similaires pour les trois Phe (log M) -7, 5 -6, 5 -8, 5 0, 5 -6 -7 -8 -9 0 groupes d'animaux (Tableau XIV). ) % 0% CTL 40% 20% -20% SRF SRFSMKO Figure 29 B : Courbes doses réponses à l'Ach dans la carotide de souris contrôle, SRFSMKO et SRF . ( n o i t a x a e R Ach (log M) 100% 60% 80% -8, 5 -6, 5 -7, 5 -8 -9 -7 l 98 Résultats Après inhibition de la fonction endothéliale par le L-NAME, les valeurs d'effet maximal à la relaxation au SNP restent inchangé chez les trois groupes d'animaux. Cependant, le calcul de CTL -20% 0% 20% ) % 40% SRF SRFSMKO pD2 à partir des EC50 des courbes doses réponses au SNP, montrent des valeurs significativement plus élevée chez les souris mutantes SRFSMKO par rapport aux contrôles. Figure 29 C : Courbes doses-réponses au SNP dans la carotide de souris contrôle, SRFSMKO et SRF ( n o i t a x a e R SNP (log M) l 60% -8, 5 -8 120% -7, 5 -7 -6, 5 -6 80% 100% -9 99 Résultats III. 3. 2. Au niveau de l'artère mésentérique La fonction vasculaire de la mésentère des souris SRFSMKO, SRF et contrôles, a été également explorée in vitro avec la méthode de myographie. Les résultats sont représentés dans le tableau XV et les figures 30. Tableau XV : Les réponses de contraction et de relaxation dans les artères mésentériques des souris contrôles, SRFSMKO et SRF . Les résultats sont présentées en moyenne SEM. , n, le nombre de MA ; LN, les anneaux préincubés avec 10-4 M de NAME, Emax, l'efficacité maximale ; pD2, concentration requise pour produire une contraction de 50% en réponse à PE ou concentration requise pour produire une relaxation de 50% en réponse à l'ACh et le SNP. * P mutant vs groupe témoin. P SRF vs SRFSMKO. n PE Emax (mN) pD2 n ACh Emax (%) pD2 n SNP Emax (%) Contrôle 8 3, 82 0, 34 -5, 31 0, 05 10 82 4 SRFSMKO 6 2, 37 0, 48* -5, 48 0, 12 7 84 5 SRF 9 5, 70 0, 65* -5, 58 0, 08* 9 88 4 -6, 79 0, 17 -6, 97 0, 23 -6, 94 0, 15 8 ( LN) 102 2 5 ( LN) 101 2 9 ( LN) 99 1 pD2 -7, 80 0, 14 -7, 83 0, 25 -7, 62 0, 27 Un effet contractile plus important est observé chez les souris SRF par rapport aux contrôles et aux SRFSMKO. Ces dernières présentent elles mêmes une contraction à la PE moins élevée que les contrôles (Figure 30A). Ceci est quantifié par l'effet maximal qui est calculé à partir des valeurs moyennes des tensions enregistrées pour chaque concentration de PE ajoutée, et qui se trouve être significativement plus élevé (tableau XV) chez les souris mutantes par rapport aux contrôles. Les valeurs de pD2 confirment également que les souris SRF enregistrent une contraction à la PE plus élevée par rapports aux contrôles et aux souris KO (Tableau XV). 100 Résultats ) -8 -7, 5 -7 -6, 5 CTL -4, 5 -4 -6 -5, 5 -5 7 6 5 4 3 SRF 2 1 0 SRFSMKO Phe (log M) N m ( n o i s n e T Figure 30 A : Courbes doses réponses à la PE dans la mésentère de souris contrôle, SRFSMKO et SRF . L'effet relaxant au niveau de la mésentère reste inchangé chez les trois groupes d'animaux, et ceci que ce soit en présence de l'endothélium avec l'Ach (Figure 30 B) ou en absence de l'endothélium (par ajout de L-NAME) avec du SNP (Figure 30 C). Figure 30 B : Courbes doses réponses à l'Ach dans la mésentère de souris contrôle, SRFSMKO et SRF -6, 5 Ach (log M) ( n o i t a x a l e R SRFSMKO SRF -7, 5 -7 -8, 5 -8 -5, 5 -5 100% -20% 20% 40% 60% 80% -9 -6 CTL 0% ) % 101 Résultats -20% 0% CTL SRFSMKO SRF 20% 80% ) % 40% l 60% ( n o i t a x a e R Figure 30 C : Courbes doses réponses au SNP dans la mésentère de souris contrôle, SNP (log M) 100% -8, 5 -8 -5, 5 -5 -6, 5 -6 -7, 5 -7 120% -9 SRFSMKO et SRF III. 4. Conclusion : La dernière partie de nos résultats montre : Une implication de la thrombine dans le tonus vasculaire des rats SHR. La thrombine génère un effet contractile sur les CML du rat SHR par rapport au rat Wistar. Les variations d'expression du facteur de transcription SRF dans la carotide altèrent à la fois la contraction et la relaxation au niveau des CMLs. Dans les artères de résistance (artère mésentérique), ces variations d'expression altèrent uniquement la relaxation (réponse à la PHE). 102 Discussion Discussion Très peu d'études se sont intéressées à l'exploration de la coagulation chez le rat SHR, alors que l'hypertension artérielle est souvent associée à des évènements thrombo-emboliques. Notre étude de la coagulation au niveau du plasma de ce rat a bien démontré une faible génération de thrombine dans le plasma du rat SHR par rapport au rat normotendu Wistar, qui est liée à une diminution du taux de prothrombine et une augmentation de la quantité de TFPI. Ce résultat contraste avec les taux élevés en thrombine générée à la surface de la paroi aortique qui peut être expliqué par une plus grande activité procoagulante des CML vasculaires. La coagulation a longtemps été étudiée dans le plasma par le dosage des marqueurs plasmatiques d'activation de la coagulation in vivo. Plus récemment, l'étude de la réactivité du système de coagulation a été proposée. Celle-ci peut être évaluée par la quantité de thrombine formée in vitro en réponse à un stimulus défini, tandis que le premier reflète la génération de thrombine in vivo et dépend à la fois de la réactivité et des déclencheurs intermittents d'intensité variable. C'est une des raisons pour lesquelles la mesure de la génération de thrombine in vitro peut se révéler plus fiable que les marqueurs in vivo. Alors que des niveaux élevés en complexe TAT avaient déjà été observés dans le plasma du rat SHR (Sawada et al. 2003) mais pas chez le rat SHR-SP (Abumiya et al. 2000) par rapport au plasma du rat Wistar-Kyoto, nos résultats actuels ont démontré un taux de TAT similaire chez les rats SHR par rapport aux rats Wistar même. Ces données sont en accord avec une hyporéactivité du système de coagulation chez les SHR comme le montre la mesure de thrombographie en tenant compte des changements à la fois des propriétés pro- et anticoagulantes, ce qui représente une image pertinente de la fonction globale hémostatique. Par ailleurs, la numération sanguine chez les rats SHR de 12 semaines a montré un nombre de plaquettes et un volume plaquetaire plus élevés. Ceci nous laisse supposer que le plasma du rat SHR serait plus coagulable que le rat Wistar à cet âge. Mais ce résultat n'est pas en accord avec le faible taux de thrombine générée. Ce phénotype d'hypocoagulabilité trouvé dans le plasma des SHR n'est pas influencé par les plaquettes puisque des résultats similaires ont été obtenus dans le PRP et le PDP que ce soit chez les rats de 5 ou de 12 semaines. D'autre part, nos conditions expérimentales de centrifugation, à savoir 13000g à partir de plasma pauvre en plaquettes, a permis l'élimination d'un maximum de cellules circulantes et microparticules dérivées. Ainsi, la faible génération de thrombine dans le plasma du rat SHR est due à des facteurs de coagulation circulant dans le plasma. Les taux plasmatiques en TF, qui se trouve être le déclencheur de la voie extrinsèque de la coagulation, pourraient représenter un mécanisme de la diminution de la génération de thrombine dans le plasma du rat SHR. Par 103 Discussion ailleurs, nos résultats montrent des différences similaires dans les valeurs d'ETP entre le rat SHR et le rat Wistar à des concentrations faibles en TF plus proches de la concentration supposée physiologique. Cependant les très hautes concentrations en TF empêchent, sans doute, un rôle de premier plan du TF dans la faible génération de thrombine dans le plasma des rats SHR. La prothrombine, l'AT et le TFPI ont été identifiés comme des déterminants majeurs des valeurs de l'ETP (Dielis et al. 2008 ; Nieuwenhuys et al. 2000). Les variations opposées du taux de prothrombine qui est diminué et de la quantité de TFPI libéré dans le plasma et qui se trouve en augmentation significative chez le rat SHR par rapport au rat Wistar a très vraisemblalement contribué à la diminution d'ETP. En effet, l'augmentation significative en ETP induite par addition de prothrombine au plasma du rat SHR appuie le rôle de la concentration de prothrombine en tant que facteur limitant dans génération de thrombine. De plus, l'addition de TFPI au plasma du rat Wistar induit une réduction significative des ETP qui plaide en faveur d'un rôle du TFPI vasculaire dans la réduction de la génération de thrombine. Il est peu probable que les faibles concentrations plasmatiques en prothrombine ne sont pas dues à un phénomen de consommation lors d'un processus de la coagulation sanguine car les niveaux de TAT ne sont pas élevés. Par contre, l'expression d'ARNm hépatique du gène de la prothrombine était plus faible chez le rat SHR que chez le rat Wistar, ce qui suggère fortement une déficience dans la synthèse de la prothrombine dans le foie. En parallèle, le faible taux d'expression hépatique de l'ARNm du facteur de coagulation FV chez le rat SHR exclut une déficience fonctionnelle en vitamine K, mais suggère plutôt une altération de la fonction hépatique en relation avec une hypertrophie cardiaque. Si la contribution des composants plasmatiques et des éléments cellulaires circulants du sang est incontestable dans la génération-inhibition de la thrombine en situation physiologiques et pathologiques, la paroi vasculaire est un des principaux facteurs déterminants la réponse thrombotique. De par l'endothélium, la paroi artérielle exerce un rôle anticoagulant en fournissant différents facteurs impliqués dans la régulation de la génération de thrombine. Nous avons observé des taux plus élevés en TFPI sécrété par des anneaux aortiques du rat SHR par rapport aux anneaux aortiques du rat Wistar. Cela nous amène à considérer que les cellules vasculaires sont peut être impliquées dans l'hyporéactivité in vivo du système de coagulation dans le plasma du rat SHR. Les CML et les CE humaines synthétisent d'une manière constitutive des niveaux équivalents en TFPI (Caplice et al. 1998). D'autre part, les CML, qui sont des cellules contenues dans la média, peuvent être en contact avec le sang, par 104 Discussion exemple lors d'une rupture d'une plaque d'athérome lorsqu'elles migrent dans l'intima et participent à la formation d'un thrombus qui peut compliquer l'athérosclérose (phénomène d'athérothrombose), un phénomène qui se trouve très souvent lié à l'hypertension, puisque celle-ci provoque des lésions au niveau de la couche interne et accrot ainsi le risque d'athérosclérose. D'autre part, une rupture de la continuité de l'endothélium lors d'une altération des jonctions endothéliales pourrait permettre au sang d'être en contact avec des CML. Cela suggère que celles-ci pourraient être impliquée dans des mécanismes liés au sang tel que la coagulation. Pour mieux évaluer cette contribution spécifique de la paroi artérielle dans la génération de thrombine plasmatique, des anneaux artériels du rat SHR ou Wistar ont été ajoutés au même pool de plasma du rat Wistar. Malgré les taux élevés en TFPI sécrété par la paroi aortique du rat SHR en comparaison du rat Wistar, nous avons trouvé que l'addition d'anneaux artériels du rat SHR au même plasma confère un état d'hypercoagulabilité par rapport aux anneaux du rat Wistar et ceci que ce soit des anneaux issus d'aorte thoracique, abdominale ou même de carotide. Dans ces artères, définies comme étant normalement élastiques, la composition est la même et la média présente un nombre de lames élastiques variable en fonction du diamètre de l'artère et un rapport entre élastine et collagène en fonction de la distensibilité de l'artère. Ces résultats suggèrent qu'au-delà de l'effet du TFPI, un autre facteur procoagulant fourni par la surface artérielle jouerait un rôle plus important dans cette hypercoagulabilité des anneaux aortiques. Par ailleurs, nos données démontrent également que les valeurs d'ETP étaient plus élevées à la surface des CML adhérentes issues de rat SHR plutôt que celles issues de rat Wistar. De plus, aucune différence n'est observée pour les CE des deux souches de rat quand ces cellules sont incubées avec le même plasma. Ces résultats sont en accord avec ceux décrits précédemment par Campbell et al. qui avait comparé la génération de thrombine à la surface de CML aortiques humaines et des HUVEC en présence de PDP de donneurs sains (Campbell et al. 2009). Ceci suggère une contribution majeure des CML dans le phénotype de coagulation de la paroi artérielle. Le rôle des cellules dans la coagulation est principalement de fournir une surface phospholipidique chargée négativement à l'ensemble de toutes les étapes de la cascade de la coagulation. L'exposition des phosphatidylsérines (Pser) sur le feuillet externe des plaquettes (Monroe et al. 2002) et des cellules vasculaires (Campbell et al. 2009 ; Flynn et al. 1997), qui est régulée par un mécanisme de flip flop, a été soulignée pour évaluer la nature procoagulante des cellules. Nos résultats montrent des quantités accrues en Pser dans les anneaux aortiques et des CML de rats SHR qui pourraient expliquer la génération élevée en 105 Discussion thrombine chez les rats SHR. En comparant les CML aortiques adhérentes et détachées par la trypsine du rat SHR et du rat Wistar, et après les avoir ajustées au même nombre, nous avons montré que la concentration en Pser aux feuillets externes des CML détachées par la trypsine est 50 fois plus élevée que pour les cellules adhérentes. De plus, aucune différence dans les taux de PPA n'est observée pour les CML détachées par la trypsine du rat SHR et le rat Wistar. D'autre part, il a été montré au laboratoire que la génération de thrombine à la surface des CML aortiques de rat Wistar en suspension est significativement plus élevée par rapport aux cellules adhérentes. Ceci peut être expliqué par une activation cellulaire induite par la trypsine, ce qui aboutit à une augmentation de calcium intracellulaire qui à son tour, va induire l'externalisation des phospholipides anioniques du feuillet externe de la membrane plasmatique. (Bevers et al. 1998) Les mécanismes de l'augmentation des taux de PPA dans les CML adhérentes des SHR peut être liée à l'hypertension induite par une élévation de calcium intracellulaire (Touyz et al. 1999) le processus de flip flop (Morel et al. 2011) et la réorganisation structurelle des membranes cellulaires chez les SHR. La génération de thrombine est déclenchée par le TF et la paroi aortique représente une source d'augmentation du TF dans l'hypertension (Corseaux et al. 2002). Comparativement aux rats Wistar, nous avons observé chez les rats SHR, des niveaux plus élevés de TF associé aux CML. Le taux élevé d'activité de TF au niveau des CML adhérentes contraste avec le faible niveau d'activité du TFPI. Il est peu probable que le TFPI joue un rôle majeur dans la régulation négative de la génération de thrombine à la surface des CML des deux souches car le TFPI est connu pour freiner la thrombine en réponse à un faible stimulus procoagulant (Crawley et al. 2008). Cependant, le TF exogène n'augmente la génération de thrombine à la surface des deux souches de rats qu'à partir d'une concentration de plus de 10 pM, c'est-à- dire 20 fois supérieure à la concentration supposée physiologique nécessaire pour déclencher la coagulation. Ce résultat suggère que la génération de thrombine sur les CML des deux souches de rat n'est déclenchée que par le FT exprimé par les cellules elles-mêmes. D'ailleurs, Pathak et al ont montré qu'un anticorps anti- FT diminue la concentration maximale de la thrombine générée à la surface des CML vasculaires humaines adhérentes (Pathak et al. 2006). Il a été démontré que des protéines spécifiques liées à la membrane régulent la formation des complexes de la coagulation par la localisation et la concentration des facteurs de coagulation à la surface cellulaire (Monroe et al. 2002). Une expression accrue en intégrine v3 dans la paroi des vaisseaux des rats SHR a été rapportée précédemment (Intengan et al. 1999). Ce résultat contraste, cependant, avec nos résultats sur l'expression des ARNm de l'intégrine v3 106 Discussion qui se trouve plus faible dans les CML du rat SHR par rapport au rat Wistar. Ceci est peut être liée à l'état de différenciation des CML en culture primaire de ces rats. En effet, il a été montré que l'expression de l'intégrine v3 est étroitement corrélée avec la différenciation des cellules (Dedhar et al. 1991). Par ailleurs, de nombreuses études ont été réalisées sur les cellules musculaires lisses (CML) issues d'aortes de rats SHR, et ont souvent porté sur l'angiotensine. L'équipe de Fukada et Hu (1999, 2002) ont réalisé un travail original sur le changement phénotypique des CML, ils ont en particulier montré que les rats SHR présentaient une croissance accélérée des CML vasculaires associé à un phénotype sécrétoire. Grâce à des expériences de microarrays, ces chercheurs ont pu étudier la différence d'expression génique et protéique entre les CML des SHR et les CML des WKY. Ils montrent que l'expression de l'alpha-actine, protéine contractile du cytosquelette est diminuée, alors que les facteurs de croissance Transforming Growth Factor-beta 1 (TGF-1), plateled- derivated growth factor A-chain (PDGF) et basic fibroblast growth factor (bFGF) ont leur niveau d'expression génique augmenté chez les SHR. L'ostéopontine, protéine multifonctionnelle sécrétée, jouant entre autre un rôle dans l'adhésion des CML et marqueur du phénotype sécrétoire a un niveau d'expression plus important chez les SHR par rapport au WKY. Ces résultats suggèrent que les CML lors de l'hypertension présentent un phénotype dédifférencié. Cependant, in vivo, les vaisseaux sont en permanence soumis à des contraintes mécaniques associées à la pression artérielle et au flux sanguin, ce qui diffère des conditions de culture in vitro. Les forces de cisaillement modulent considérablement la morphologie des cellules vasculaires et leurs fonctions. Les mécanismes par lesquels les cellules vasculaires reçoivent et interprètent les signaux mécaniques extérieurs à l'intérieur des noyaux cellulaires commencent juste à être mis à jour. Actuellement, il est reconnu que les intégrines, les canaux ioniques, PDGF, et les proteines G sont mécano-sensibles, et donc capable de convertir le stimulus mécanique en signaux chimiques. L'activation de voies de signalisations, comme la voie des mitogen-activated protein kinases (MAP-K), des proteines kinase C (PKC), semble augmenter l'activité de facteurs de transcription tel que le SRF. Lorsque ce facteur se lie à l'ADN, de nombreux gènes sont activés, régulant la prolifération cellulaire, l'apoptose, la différentiation, la migration et la sécrétion. La compréhension de ces phénomènes ouvrira de nouvelles perspectives dans l'étude des maladies cardiovasculaires et dans leurs traitements. La rigidification des artères centrales est considérée comme un facteur de risque important de morbidité et de mortalité cardiovasculaire accrue. Les propriétés artérielles mécaniques dépendent de la quantité et de la densité de protéines de la MEC et de l'organisation spatiale 107 Discussion des interactions cellulematrice (Bezie Y et al. 1998 ; Lacolley et al. 2001 ; Boumaza et al. 2001). Récemment, Qiu et al. ont indiqué que la rigidité aortique accrue dans le vieillissement est non seulement causé par des changements dans la MEC, mais aussi par une augmentation de la rigidité intrinsèque des CML vasculaires (Qiu et al. 2010). Le passage des CML du phénotype contractile au phénotype de synthèse, est contrôlé par de nombreuses voies de régulation de la transcription, notamment par la voie de SRF (Miano et al. 2007). Par interaction avec certains sites, SRF active des gènes spécifiques contractiles dans les CML vasculaires. Le développement de l'hypertension chez le rat SHR est liée à une augmentation de l'affinité de SRF à ces mêmes sites (Han et al. 2006). L'inactivation spécifique du gène SRF dans les CML vasculaires fournit l'occasion d'examiner la contribution de la différenciation des CML vasculaires dans la rigidité artérielle in vivo. Au niveau de la paroi artérielle, nous avons démontré un défaut de contractilité chez les souris SRFSMKO, ce qui peut contribuer à l'augmentation de l'élasticité artérielle. Il a été montré que le NO est impliqué dans la régulation de l'élasticité artérielle (Wilkinson et al. 2002 ; Stewart et al. 2003 ; Bellien et al. 2010). En outre, la dé-endothélialisation a été rapportée comme induisant une augmentation de la compliance artérielle chez le rat (Legrand et al. 1993). En accord avec leur contractilité altérée, les souris SRFSMKO présentent une faible réponse au L-NAME par rapport aux souris témoins. Le traitement par L-NAME a nettement augmenté l'élasticité artérielle chez les souris témoins. Cet effet n'a pas été observé dans la carotide des souris SRFSMKO. Chez ces dernières, l'altération de la signalisation du NO dans les CML vasculaires ajouté au défaut de tonus vasculaire explique l'absence de réponse au L-NAME. L'augmentation de l'élasticité artérielle chez les souris mutantes SRFSMKO est probablement une conséquence de la réduction des protéiques contractiles et des sites d'attachement. La relevance physiopathologique de SRF est établi dans le maintien d'un cytosquelette normal durant le développement. Une analyse par microarrays du profil génique chez ces souris SMKO montre une altération de l'expression d'un certain nombre de gènes impliqués dans la cascade de coagulation. Des résultats préliminaires au laboratoire ont montré une génération de thrombine augmentée dans le plasma de ces souris par rapport aux contrôles. De plus, les CML invalidées pour le gène SRF en suspension génèrent plus de thrombine que les CML contrôles. Ces résultats suggèrent que l'altération de la différenciation des CML et une diminution du tonus vasomoteur s'accompagnent d'une augmentation de la génération de thrombine dans le plasma et à la surface de ces cellules. Il s'agit maintenant de vérifier les anomalies membranaires responsables de ces phénotypes. 108 Discussion Une élévation de la tension artérielle, comme c'est le cas dans l'hypertension artérielle essentielle, provoque l'expansion de la paroi vasculaire, caractérisée par l'hypertrophie des CML et le maintien du phénotype contractile (Hellstrand et al. 2005). Les CML s'adaptent à un environnement pour une certaine modulation phénotypique correspondant à une fonction précise, y compris la différenciation (Reusch et al. 1996), la prolifération (Wilson et al. 1993), l'apoptose (Wernig et al. 2003) et la migration (von Offenberg Sweeney et al. 2004). Nguyen et al. ont montré que l'expression de PAR-1 est induite par un étirement cyclique (1 Hz, 20%) menant à une augmentation de la prolifération des CML vasculaires en réponse à la thrombine exogène (Nguyen et al. 2001). Les CML vasculaires sont aussi capables de générer leur propre thrombine aux surfaces des cellules grâce à l'exposition des phosphatidylsérine en cas d'apoptose (Flynn et al. 1997), mais aussi dans les CML non-apoptotiques (Pathak et al. 2006). D'autre part, nous venons de montrer que les CML du rat SHR sont plus thrombogènes que les CML du rat Wistar. De plus, des études ont montré la génération de thrombine au sein de la paroi aortique chez un modèle de souris (Pathak et al. 2006). Ceci nous laisse supposer que cette thrombine générée pouvait jouer un rôle autre que la transformation du fibrinogène en fibrine. L'interaction de la thrombine et son recepteur PAR1 dans les CML permet aux cellules de se relaxer et se contracter par la production des différentes molécules. Au niveau pathophysiologique, la thrombine peut agir comme un facteur de croissance participant à la régulation de la prolifération des CML dans le remodelage vasculaire. Ce remodelage intervient dans le processus de l'athérosclérose, de l'hypertension et de la resténose. Nous avons alors exploré un des effets cellulaires de cette thrombine générée, celui sur la fonction vasculaire de la paroi artérielle d'un animal hypertendu par rapport à un animal normotendu. Les résultats montrent un effet contractile significativement prononcé chez le rat SHR alors que chez le rat Wistar, aucun effet n'est induit par la thrombine. Hormis l'artère pulmonaire (Maki et al. 2010), la thrombine n'induit pas de contraction dans de nombreuses artères normales de la circulation systémique (Hirano, 2007). En revanche, l'expression de PAR1 est régulée positivement et l'effet contractile de la thrombine apparat dans les lésions vasculaires (Nelken et al, 1992 ; Ku et Dai 1997 ; Fukunaga et al. 2006 ; Kai et al, 2007). La thrombine active, par protéolyse, PAR1 à la surface des CML. Cette activation induit à la fois une élévation de la concentration de Ca2 intracellulaire et une augmentation de la sensibilité des myofilaments au Ca2 (Maki et al. 2010). Des études ont montré que l'expression des PARs, en particulier PAR1 et PAR2, est régulée positivement au niveau des CML lors de lésions vasculaires, tandis que leur expression dans les CML des artères normales est limitée (Hirano et al. 2005). Il est ainsi concevable que les PARs jouent un rôle plus important dans le 109 Discussion cadre d'un état pathologique, en particulier dans les lésions vasculaires associées à la formation d'un thrombus. La thrombine n'a montré aucun effet contractile sur l'aorte des modèles de rat normaux, même si elle induit une augmentation des concentrations en Ca 2 cytosolique des CML aortiques de rat (d'après Hirano 2007). Dans les lésions vasculaires plus avancées associées avec un épaississement de la paroi, la réponse vasorelaxante disparat en faveur d'une réponse contractile plus dominante (Ku et Dai, 1997). Conformément à ces résultats, l'expression de PAR1 est trouvée localisée dans les CE des artères normales, mais aussi dans les CML et les macrophages pariétaux des lésions d'athérosclérose (Nelken et al. 1992). De plus, l'activation de PAR 2 a été montrée comme impliquée dans la réponse vasodilatatrice NO-dépendante associée à des lésions vasculaires dûes à l'hypertension (Sobey et al. 1999). PAR1 et PAR2 sont aussi régulée positivement dans les lésions vasculaires chez des modèles expérimentaux et au niveau d'athérosclérose humaine (Wilcox et al. 1994 ; Nelken et al. 1992 ; Damiano et al. 1999). Il en résulte des effets sur les CML tels que la contraction, la migration, la prolifération, l'hypertrophie et la production de la matrice extracellulaire contribuant à une augmentation du tonus vasculaire et le développement des lésions vasculaires. 110 Conlusion et Perspectives Conclusion et Perspectives Alors que la thrombogenèse dans l'hypertension artérielle a été démontré comme dépendante de la dysfonction endothéliale et de l'activation plaquettaire, l'augmentation de la génération de thrombine a également été rapportée comme un mécanisme potentiel. Nous avons montré un phénotype hypocoagulable dans le plasma du rat SHR qui se traduit par une génération de thrombine beaucoup plus faible dans le plasma du rat SHR par rapport au rat Wistar et ceci peut être expliqué par les taux faibles de prothrombine et élevé en TFPI retrouvé dans le plasma de ces rats. Contrairement au plasma, nous avons montré un phénotype hypercoagulable de la paroi artérielle du rat SHR et qui se traduit par une génération de thrombine plus élevée à la surface des anneaux aortiques des rats SHR par rapport aux rats Wistar. Ce résultat pourrait être expliqué par l'activité procoagulante de la paroi aortique qui se trouve plus élevée chez le rat SHR par rapport au Wistar. Nous avons montré que les principales cellules de la paroi vasculaire responsables du phenotype hypercoagulable de la paroi artérielle sont les CML à la surface desquelles la génération de thrombine est plus élevée chez le rat SHR que chez le rat Wistar. Ce résultat semble également être principalement lié à l'augmentation de l'activité procoagulante de la membrane de ces cellules. Nous avons montré également que la thrombine ainsi générée pouvait avoir des effets cellulaires sur la paroi artérielle et plus spécifiquement sur les CML. L'un de ces effets se trouve être un effet contractile sur la paroi artérielle du rat SHR par rapport au Wistar. Nous avons également montré que les variations de l'état de différenciation des CML liées à l'invalidation et la surexpression du SRF altérent à la fois la contraction et la relaxation de la carotide dans le modèle de souris. En résumé, l'ensemble de nos résultats indique l'implication des CML vasculaires dans le phénotype hypercoagulable de la paroi aortique chez les rats SHR, malgré un phénotype hypocoagulable au niveau du plasma de ces mêmes rats. La génération de thrombine augmentée par les CML peut aussi avoir des effets cellulaires à l'intérieur la paroi vasculaire en particulier les effets mitogènes sur les CML. De plus, l'état de différenciation de ces cellules, joue un rôle dans la distensibilité de l'artère mais probablement aussi dans le phénomène thrombotique. 111 Conclusion et Perspectives Pour continuer ce travail, l'avantage potentiel des inhibiteurs directs de la thrombine devrait être étudiée à la fois sur l'équilibre hémostatique et sur la modulation phénotypique cellulaire de l'hypertension et des maladies thrombotiques liés. Par ailleurs, l'implication des intégrines, en particulier DvE3 (récepteur de la prothrombine), dans la génération de thrombine à la surface des CML devrait être explorée notamment par l'utilisation des siRNA. L'exploration des effets de la thrombine et d'autres facteurs de coagulation tels que la PCa et les peptides RGD sur la fonction vasculaire de ces modèles expérimentaux avec utilisation des agonistes et antagonistes des récépteurs PARs (PAR1) et des intégrines (DvE3) afin de mieux comprendre le mécanisme signalitique à l'origine des effets obtenus. L'étude de l'impact du degré de différenciation sur le phénotype thrombotique dans un modèle d'hypertension tel que le rat SHR. Et enfin, comme application médicale, les résultats de ce travail amélioreront notre compréhension des mécanismes cellulaires et moléculaires qui sous-tendent le phénomène de la rigidité artérielle et l'implication des cellules de la paroi dans l'inititation de la coagulation. La valorisation portera sur l'ingénierie vasculaire. Ces travaux pourront également mener à l'identification de cibles thérapeutiques. 112 Références Références Abumiya T, Sakata T, Enjyoji K, Kato H, Kawai J, Suzuki T, Masuda J, Sasaguri T, Ogata J. (2000) Does hypertension confer a hypercoagulable state in stroke-prone spontaneously hypertensive rats ? J Hypertens. 18 : 901-909. Adams MA, Bobik A, Korner PI. (1989) Differential development of vascular and cardiac hypertrophy in genetic hypertension. Relation to sympathetic function. Hypertension. 14(2) : 191-202. 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61 Figure 15 : Paramètres du thrombinogramme - 62 Figure 16 : Protocole pour une étude en thrombinographie des cellules en suspension et cellules adhérentes - 64 Figure 17 : Protocole pour la mesure de l'activité procoagulante des phospholipides - 66 Figure 18 A : Courbes de génération de thrombine dans le PRP des rats SHR et Wistar - 75 Figure 18 B : Travail thrombinique réalisé dans le plasma riche en plaquettes ou en plasma dépourvu en plaquettes- 76 Figure 18 C : Travail thrombinique réalisé dans le plasma riche en plaquettes ou en plasma dépourvu en plaquettes des rats de 5 semaines - 77 Figure 19 : Travail thrombinique en fonction de la concentration de FT - 82 Figure 20 A : Effet de la concentration de TFPI sur génération de thrombine dans le plasma du rat Wistar - 83 Figure 20 B : Effet de la concentration de prothrombine sur le taux de thrombine générée dans le plasma du rat SHR - 84 Figure 21 : Expression des ARNm de la prothrombine et du facteur FV dans le foie - 85 Figure 22 : Valeurs d'ETP à la surface des anneaux artériels de carotide, aorte thoracique et abdominale - 86 133 Liste des figures Figure 23 A : Travail thrombinique à la surface des anneaux aortiques des rats de 5 semaines - 87 Figure 23 B : Courbes de génération de thrombine à la surface des anneaux aortiques - 88 Figure 23 C : Travail thrombinique à la surface des anneaux aortiques des rats de 12 semaines 88 Figure 24 A : Courbes représentatives de génération de thrombine à la surface des CE et CML vasculaires adhérentes - 89 Figure 24 B : Valeurs d'ETP de la génération de thrombine à la surface des CE et CML vasculaires adhérentes - 90 Figure 25 : Effet du détachement des CML de rats SHR et Wistar par la trypsine sur leur activité PPA - 91 Figure 26 : Valeurs d'ETP à la surface des CML de rat SHR et Wistar en fonction de la concentration de TF - 92 Figure 27 : Expression des ARNm des intégrines v et 3 dans les CML - 96 Figure 28 : Réponses contractiles de la carotide de rat SHR et Wistar au KCl et FII - 97 Figure29 A : Courbes doses réponses à la PE dans la carotide de souris contrôle, SRFSMKO et SRF - 99 Figure 29 B : Courbes doses réponses à l'Ach dans la carotide de souris contrôle, SRFSMKO et SRF - 99 Figure 29 C : Courbes doses-réponses au SNP dans la carotide de souris contrôle, SRFSMKO et SRF - 100 Figure 30 A : Courbes doses réponses à la PE dans la mésentère de souris contrôle, SRFSMKO et SRF - 102 Figure 30 B : Courbes doses réponses à l'Ach dans la mésentère de souris contrôle, SRFSMKO et SRF - 102 Figure 30 C : Courbes doses réponses au SNP dans la mésentère de souris contrôle, SRFSMKO et SRF - 103 134 Liste des tableaux Tableau I : Les protéines plasmatiques de la coagulation et leurs principaux inhibiteurs - 27 Tableau II : Concentration et poids moléculaire des principaux facteurs de coagulation murins et leurs inhibiteurs - 35 Tableau III : La balance hémostatique dans des modèles d'hypertension - 41 Tableau IV : Les PARs dans le système vasculaire - 44 Tableau V : numération sanguine des rats SHR et des rats Wistar - 74 Tableau VI : Paramètres thrombinographiques dans le PRP - 78 Tableau VII : Paramètres thrombinographiques dans le PDP - 78 Tableau VIII : Paramètres thrombinographiques dans le PRP chez les rats à 5 semaines - 79 Tableau IX : Paramètres thrombinographiques dans le PDP chez les rats à 5 semaines - 79 Tableau X : Concentration des principaux facteurs pro et anticoagulants dans le plasma des rats SHR et rats Wistar à 5 et 12 semaines - 81 Tableau XI : Paramètres thrombinographiques de la génération de thrombine à la surface des CE et les CML - 89 Tableau XII : Paramètres thrombinographiques de la génération de thrombine à la surface des CML en présence de PCa et TFPI - 93 Tableau XIII : Quantité des facteurs pro- et anticoagulants exprimés à la surface des anneaux aortiques et des cellules vasculaires issus des rats SHR et rats Wistar - 94 Tableau XIV : Les réponses contractiles et de relaxation des carotides de souris contrôle, SRFSMKO et SRF - 98 Tableau XV : Les réponses de contraction et de relaxation dans les artères mésentériques des souris contrôles, SRFSMKO et SRF - 101 135 136 Liste des publications Vascular smooth muscle cells confer a prothrombotic phenotype within the vessel wall of spontaneously hypertensive rats Karima Ait Aissa1, 2*, Jérémy Lagrange1, 2, Jean-Pierre Max1, 2, Huguette Louis1, 2, Simon N. Thornton1, 2, Athanase Benetos1, 2, Pascal Challande3, Denis Wahl1, 2, Patrick Lacolley1, 2*, Veronique Regnault1, 2* 1INSERM, U961, Vandoeuvre-les-Nancy, France 2Lorraine University, Nancy, France 3UPMC Univ Paris 06 ; CNRS, UMR 7190, Paris, France Short title : thrombin generation in SHR Text including references, figures, legends : XXX words Abstract : XXX words Total number of figures : 4 Corresponding author : Veronique Regnault, Inserm U961, Faculté de Médecine, 9 avenue de la forêt de Haye, 54500 Vandoeuvre-les-Nancy, France. Tel 33 3 83683470, Fax 33 3 83683639 ; mail : Veronique. Regnault@inserm. fr 137 Abstract The hypothesis that hypertension may confer a hypercoagulable state arises from the main complications associated with hypertension, stroke and myocardial infarction. We have demonstrated that pulsatile hemodynamics increase tissue factor pathway inhibitor (TFPI) synthesis by vascular smooth muscle cells (SMCs). Our objective was to determine whether spontaneous hypertension confers changes in the thrombin generating capacity of blood and of the vascular wall. We used spontaneously hypertensive rats (SHR) compared with Wistar rats. Thrombin generation was lower in platelet-rich plasma and platelet-free plasma from SHR compared to Wistar. This was related to lower tissue factor (TF) and prothrombin as well as higher TFPI levels in SHR plasma. In contrast, the addition of thoracic aorta rings of SHR to a Wistar plasma pool resulted in a higher increase in thrombin generation compared to the addition of equivalent rings from Wistar. Whereas no difference was observed for endothelial cells, thrombin formation was higher at the surface of cultured SHR aortic SMCs than from Wistar. Exposure of negatively-charged phospholipids was higher on SHR than on Wistar rings as well as on SMCs. TF and TFPI activities were higher in SHR SMCs. These results show opposite thrombin generating capacity of plasma and vessel walls in SHR compared to Wistar. The higher prothrombotic phenotype of the SHR vessel wall was due to the ability of SMCs to support thrombin generation. These findings suggest that the hypertension-induced membrane phospholipid reorganization and synthesis of procoagulant molecules in SMCs provide substrates for increased thrombin formation within the vessel wall. Key words : spontaneously hypertensive rat ; thrombin generation ; tissue factor ; smooth muscle cells ; 138 Introduction It is still unclear whether hypertension confers a prothrombotic state in blood and within the vessel wall, although compelling clinical and experimental evidence point towards an impairment of the hemostatic balance in blood conferred by changes in individual coagulation factors in the presence of elevated blood pressure. In support of a hypercoagulable state, a few clinical studies have reported higher plasma levels of clotting factor VII, fibrinogen, and fibrin D-dimer in hypertensive patients than in normotensive subjects. 1-3 Parallel increases in antithrombin (AT) and protein C suggest rather the opposite view, that hypertension may promote anticoagulant systems. In spontaneously hypertensive rats (SHR), in deoxycorticosteron acetate-induced hypertensive rats and an endothelial dysfunction-induced experimental hypertension, a hypercoagulable state was demonstrated by elevated levels of thrombin-antithrombin complex (TAT) as well as D-dimer and supported by an increase in tissue factor (TF)4 and a decrease in thrombomodulin. 5 Increases in plasma levels of fibrinogen and in prothrombin (factor II) have also been proposed in SHR to promote coagulation despite the increase in AT. 6 In stroke-prone SHR the reduction of factor Xa (FXa) activity and in prothrombin time may attenuate the activation of blood coagulation. 7 In experimental models of hypertension the direct contribution of vascular cells to coagulation has been yet poorly documented. Early works have primarily focused on the increased vascular expression of TF and anti-fibrinolytic molecules. 4 One concern is that the function of the complex thrombin generation process is difficult to assess from estimates of its separate contributing elements. It would be preferable to estimate the over-all activity of the haemostatic and thrombotic system and its relation with vascular function. This can be attempted by using a global in vitro test, such as the calibrated automated thrombogram, designed to explore the thrombin generation process under conditions as close as possible to those in vivo. This test has been shown to indicate a 139 thrombotic tendency in several clinical settings8-11 and to be an independent predictor of acute ischemic stroke. 12 The vascular wall is one of the elements that determines the thrombotic response. 13 Prior studies have shed light on the ability of vascular wall cells to support TF-induced thrombin generation. 14-16 We have recently demonstrated an increase in tissue factor pathway inhibitor (TFPI) and its secretion by cultured vascular smooth muscle cells (SMCs) in response to cyclic stress. 17 It can be surmised that TFPI increases as vascular wall function deteriorates in order to compensate for a putative increase in its procoagulant potency. The present study tests in SHR the hypothesis that changes in coagulation proteins causes an increased thrombin generating capacity both in the blood and within the vascular wall since SMCs phenotypic modulation is a hallmark of hypertension, Methods Animals Twelve-week-old, male SHR and Wistar rats (3498 and 2734 g respectively) were obtained from Charles River (France). All of the experiments complied with the Guidelines for the Care and Use of Laboratory Animals by the National Institutes of Heath procedures approved by the Animal Ethics Committee of the Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale. Aortic rings and cells The descending thoracic aorta was excised from rats after isoflurane anesthesia (4. 5% in 1. 5 L/min dioxygen) and exsanguination. Two-millimeter ring segments were prepared from a first set of 10 SHR and 10 Wistar rats and washed for 1 hour at 4C with 20 mM HEPES, 140 mM NaCl, pH 7. 35 containing 5 g/L albumin (HBS) and then used for thrombin generation assays or phospholipid procoagulant activity. Aortic SMCs and ECs were isolated from a 140 second set of 8 SHR and 8 Wistar rats as previously described. 18 SMCs were grown in DMEM/F12 supplemented with 10% foetal bovine serum and ECs in Clonetics EGM-2 Endothelial Cell Growth Medium-2 (Lonza, Basel, Switzerland) supplemented with 10% horse serum. For thrombin generation assays, SMCs at passages 3-5 or ECs at passage 2 were seeded (7500cells/well) in 96-well tissue culture flat-bottom plates (MICROTEST96), grown to subconfluence and washed with HBS before use. Blood collection and plasma preparation Rats were anesthetized with isoflurane and whole blood was collected via a carotid catheter into syringes containing one-tenth volume 0. 106 M sodium citrate. Blood was centrifuged at 194g for 10 minutes at room temperature to obtain platelet-rich plasma (PRP) and then at 1750g for 10 minutes to obtain platelet-poor plasma. PRP was adjusted to 500u109 platelets/L by addition of autologous platelet-poor plasma. Platelet-free plasma (PFP) was obtained by centrifugation of PPP at 13000g for 30 minutes at 4C, aliquoted, and frozen at 80C. Hematologic analyses Complete blood counts and hematocrit were determined with an automatic cell counter (Micros 60 ABX model, Montpellier, France). Coagulation factor II was measured in rat plasma samples diluted 1 : 40-80 in factor diluent (Instrumentation Laboratory, Le Pré Saint Garvais, France). For each assay 50 L of diluted sample were added to 50 L of human factor II-deficient plasma (Siemens Healthcare Diagnostics SAS, Saint-Denis, France). After 1 min of incubation at 37C in a KC10 coagulometer, coagulation was started by addition of 80 L of Thromborel S. Calibration curves were generated using the reference plasma Unicalibrator (Diagnostica Stago, Asnières, France). AT levels were measured with the Coamatic antithrombin test kit from Chromogenix, and thrombin-antithrombin complex with the Enzygnost TAT micro (Instumentation Laboratory). Thrombin generation assays 141 Calibrated automated thrombography was performed at 37C in a microtiter plate fluorometer (Fluoroskan Ascent, ThermoLabsystems, Helsinki, Finland) using a dedicated software program (Thrombinoscope BV, Maastricht, The Netherlands) as previously reported. 19, 20 Coagulation was triggered by recalcification in the presence of recombinant human TF (Dade Behring, Marburg, Germany). Round-bottom 96-well Greiner blue plates were used for PRP and PFP, and MICROTESTTM96 plates for SMC or EC monolayers. For measurements in PFP, a mixture of phosphatidyl-serine (PS), phosphatidyl-ethanolamine (PE) and phosphatidyl-choline (PC) (20 : 20 : 60 mole%) at a final concentration of 4 M, or aortic rings, were added. Thrombin generation curves were recorded in triplicate and the endogenous thrombin potential (ETP) was assessed as the area under the curve. Phospholipid Procoagulant Activity The chromogenic assay measuring the phospholipid-related procoagulant activity (PPA) in aortic rings was performed as described previously for plasma. 21, 22 Rings resuspended in 50 L of 50 mM Tris, 175 mM NaCl, pH 7. 9 (TBS) containing 2 g/L bovine serum albumin (BSA) were added to wells containing 50 L of FXa (1. 2 nM), factor Va (FVa) (2. 4 nM), CaCl2 (15 mM) and 50 L of bovine prothrombin (6 M) plus S2238 substrate (0. 6 mM). The absorbance change was read at 405 nm at 37C. For SMC and EC monolayers, washed adherent cells were incubated with 50 L of TBS-BSA, 50 L of FXa-FVa-CaCl2 and 50 L of bovine prothrombin (6 M) plus Z-Gly-Gly-Arg-AMC substrate (1. 25 mM) in 20 mM HEPES pH 7. 5 containing 60 g/L BSA. The plate was placed in the Fluoroskan Ascent fluorometer and allowed to warm to 37C for 5 min before kinetic readings were taken over 10 min. Phospholipid concentration was estimated from the initial rate of thrombin formation by reference to a standard curve constructed with a mixture of PS/PE/PC (20 : 20 : 60 mole%), and expressed as PS equivalents. Tissue factor and TFPI activity assays 142 TF and TFPI activities were measured in plasma, and in 200 L HBS incubated for 1 hour at room temperature with aortic ring using the Actichrome tissue factor and Actichrome TFPI activity assay respectively (American Diagnostica, Stamford, CT). To measure cell surface TF or TFPI activity, washed adherent SMCs or ECs were overlaid with equivalent volumes (75 and 20 L of HBS respectively) as those of plasma. The reaction was stopped with 50 L of glacial acetic acid and the absorbance was read at 405 nm. Real-Time Quantitative RT-PCR analysis Frozen liver sections were disrupted in liquid nitrogen until a fine powder was obtained. Samples were homogenized with TRIzol reagent (Invitrogen Life Technologies, Saint Aubin, France) and total RNA was extracted using the RNeasy Mini Kit (Qiagen, Courtaboeuf, France). RNA integrity and concentration were assessed using a Nanodrop (ND-1000, NanoDrop Technologies, Wilmington, DE, USA). First-strand cDNA was synthesized according to the manufacturer's instructions (Fermentas, Courtaboeuf, France). Real-time quantitative PCR was performed using the MyiQ Single-Color Real-Time PCR Detection System with iQ SYBR Green Supermix (Bio-Rad, Marnes-la-Coquette, France). All experiments were performed in triplicate and differences in cDNA input were compensated by normalization to expression of Hprt1. 23, 24 Primer sequences are listed in the online-only Data Supplement. Immunohistochemistry Please see online-only Data Supplement. Statistical analysis Results are expressed as meansSEM. Comparisons between groups were performed using the Wilcoxon rank test. Differences were considered statistically significant at P Results 143 Hypertension-associated changes in hematologic parameters Red cell count, hematocrit, hemoglobin, platelet and mean platelet volume were higher in the SHR rats as compared with the Wistar rats (Table 1). Differences were also observed for several parameters of blood coagulation. Plasma levels of prothrombin and TF activity were significantly lower while TFPI activity was higher in SHRs than in Wistar rats. Similar levels of antithrombin were measured in the two groups of rats. Although TAT tended to be lower in the SHR group no significant difference was observed. Livers from SHR showed lower levels of prothrombin (vitamin K-dependent factor) and FV (whose synthesis is independent of vitamin K) mRNA (F2/Hprt1 mRNA ratio 1. 30. 1 versus 1. 80. 2, P 0. 038, and F5/Hprt1 mRNA ratio 1. 80. 2 versus 3. 60. 4, P 0. 008 ; n 9 in each group). In vitro thrombin generation in plasma When the thrombin-forming capacity of blood was examined by an overall function test, significant lower thrombin generating capacity was observed in SHR plasma compared with Wistar plasma. Figure 1A shows a typical thrombin generation profile in PRP triggered with low concentration of tissue factor. The thrombin burst was delayed and the peak height was lower in SHR plasma. Lower levels of TF-induced thrombin generation were observed both in SHR PRP and PFP, whatever the concentration of TF used to trigger coagulation (Figure 1B). As expected, at low TF concentrations thrombin generation was enhanced in the presence of cell surfaces (platelets) compared with synthetic phospholipids (PS/PE/PC mixture). Figure 2 shows that addition of purified TFPI to Wistar plasma induced a concentration-dependent decrease in ETP whereas addition of purified prothrombin to SHR plasma had the opposite effect. Aortic rings from SHR display higher thrombin generating capacity than Wistar rings 144 Addition of aortic rings to a Wistar rat plasma pool increased significantly ETP values when compared with 50 pM TF alone (a concentration chosen to be closed to levels of FT expressed by rings). This procoagulant activity was greater for SHR than for Wistar rings (Figure 3). Analysis of the kinetics of thrombin formation and inactivation revealed a marked difference in peak height (Figure 3A). When compared with Wistar rings, the higher procoagulant phenotype of SHR aortic rings seemed to be unrelated to the expression of TF or TFPI activity since SHR rings expressed a rather lower functional TF and a significantly higher TFPI activity than Wistar rings. However, the exposure of negatively charged phospholipids was about 2-fold higher on SHR than on Wistar rings (Table 2). Smooth muscle cell are responsible for the procoagulant phenotype of aortic rings When compared with ECs (CD31 and von Willebrand-positive cells), SMCs (smooth muscle actin-positive cells), whatever their origin (SHR or Wistar), displayed a greater ability to support thrombin generation. Figure 4A shows typical thrombin generation curves obtained with adherent SMCs and ECs in the presence of a Wistar PFP pool. The times to thrombin burst and peak were significantly shortened and the peak, velocity index and ETP values (figure 4B), were higher with SMCs compared with ECs. Whereas no differences were observed in the thrombin generation patterns and parameters between SHR and Wistar ECs, higher thrombin peak and ETP were obtained with SHR SMCs compared with Wistar SMCs. Measurement of the negatively-charged membrane phospholipids revealed higher PS exposure on SHR than on Wistar SMCs (Table 2). For both SHR and Wistar rats, TF activity was about 20-fold higher in SMCs compared with ECs. SMC expression of TF and TFPI were higher in SHR than in Wistar while no differences were observed for ECs between the two strains. 145 Discussion This study has demonstrated lower thrombin generation in SHR plasma related to decreased prothrombin and increased TFPI, which contrasts with higher thrombin generation on aortic wall conferred by procoagulant activities of SMCs. Hypercoagulability in plasma can be investigated either by plasma markers of in vivo activation of coagulation or by the reactivity of the clotting system. The latter was assessed by the amount of thrombin that can be formed in vitro in response to a defined stimulus, while the former reflects thrombin generation in vivo and depends on both that reactivity and intermittent triggers of various intensities. This is a reason why measurement of thrombin generation in vitro may prove to be more reliable than in vivo markers. Whereas TAT levels were found previously to be elevated in SHR5 but not in stroke-prone SHR7 compared with Wistar-Kyoto plasma, in the present study TAT were lower in SHR compared to Wistar although the difference was not statistically significant. These data are consistent with hyporeactivity of the clotting system in SHR as shown by thrombography taking into account changes in both procoagulant and anticoagulant properties, thus representing a relevant slide of the overall hemostatic function. The hypocoagulable phenotype in SHR plasma was unlikely to be influenced by platelets since similar results were obtained in PRP and PFP. In addition, the increased platelet count and mean platelet volume was inconsistent with lower thrombin formation. Our experimental conditions, i. e. centrifugation of platelet-poor plasma at 13000g, allowed removal of most of the circulating cell-derived microparticles. Thus our finding of lower thrombin generation in SHR plasma is due to plasmatic coagulation factors. The lower plasma levels of TF, which is the initiator of the coagulation cascade, could represent a mechanism of decreased thrombin formation in SHR. Our results showing similar differences in ETP values between SHR and Wistar at low TF concentrations presumably close to the physiological range and at very high 146 TF concentration preclude a prominent role of TF in the lower thrombin generation in SHR plasma. Prothrombin, AT and free TFPI have been identified as major determinants of ETP values. 25, 26 Opposite variations in prothrombin (decreased) and TFPI (increased) in our study between SHR and Wistar rats may have contributed to ETP changes. Indeed, the marked increase in ETP induced by addition of extra (purified) prothrombin to SHR further supports the role of prothrombin concentration as the limiting factor in this rat. Alternatively, addition of TFPI to Wistar plasma induced a marked reduction of ETP argued for a role of vascular TFPI in damping thrombin generation. It is unlikely that low plasma concentrations of prothrombin were due to consumptive blood coagulation since TAT levels were not elevated. Rather, our finding that hepatic mRNA expression of prothrombin was lower in SHR than in Wistar strongly suggests impairment in prothrombin synthesis. The parallel lower level of hepatic FV mRNA in SHR rules out a functional vitamin K deficiency but rather argue for an early liver function impairment in relation with cardiac hypertrophy. Our observation of a higher level of TFPI secreted by aortic rings from SHR compared to aortic rings from Wistar rats leads us to consider that vascular cells are involved in the hyporeactivity of the clotting system in SHR plasma. Human SMCs and ECs synthesize constitutively equivalent levels of TFPI. 27 To further evaluate this specific contribution of the vessel wall to plasma thrombin generation, aortic rings from SHR or Wistar were added to the same pool of plasma. Contrary to our expectations, we found that addition of SHR aortic rings to plasma conferred a hypercoagulable state compared to Wistar rings. Our data demonstrate that ETP values in plasma were higher when adherent SHR rather than Wistar SMCs are used as cellular surfaces whereas no difference exist for ECs, suggesting a major contribution of SMCs in the coagulation phenotype of the arterial tissue. In addition we found that SMCs support higher thrombin generation than ECs as reported previously. 14 147 The role of cells in coagulation is primarily to provide a negatively-charged phospholipid surface for the assembly of all steps of the coagulation cascade. Exposure of phosphatidylserine on the outer leaflet of platelets28 and vascular cells14, 15 regulated by a flip- flop mechanism has been emphasized to account for the procoagulant nature of cells. Our finding showing increased amounts of PPA in aortic rings and SMCs from SHR provide a rationale to explain increased thrombin generation in SHR related to higher SMC negatively charged phospholipids. The mechanisms for the increased levels of PPA in SMCs from SHR may be related to hypertension-induced elevation of intracellular calcium29 promoting the flip-flop process30 and the structural reorganisation of cellular membranes in SHR. Thrombin generation is initiated by TF and the aortic layer represents a source of increased TF in hypertension. 4 Compared with Wistar, we observed in SHR higher levels of TF associated with SMCs but similar low levels on ECs. The high level of TF activity on adherent cultured SMCs contrasts with the low level of TFPI activity. Since TFPI is known to dampen the burst of thrombin in response to a small procoagulant stimulus, 31 it is unlikely that TFPI plays a major down-regulating role in thrombin generation on SMCs in both strains. There is increasing evidence that specific binding proteins on membranes regulate the formation of coagulation complexes by localizing coagulation factors to cellular surfaces. 28 It has been reported previously increased integrin DvE3 in the vessel wall of SHR. 32 Since this integrin is the receptor for prothrombin in SMCs, 33 we can anticipate a synergistic effect between anionic phospholipid membranes, TF and integrin DvE3 on thrombin generation in SHR vascular wall. Perspectives While thrombogenesis in hypertension has been shown to be mediated by endothelial dysfunction and platelet activation, increased thrombin generation has also been reported as a potential mechanism. The results of this study indicate that in spontaneoulsy hypertensive 148 rats thrombin generation may also be increased by smooth vascular smooth muscle cells even when thrombin generation in plasma is not increased. Increased thrombin generation due to smooth muscles cells may also have cellular effects wall in particular mitogenic effects on smooth muscle cells and endothelial cells. The potential benefit of direct thrombin inhibitors should be investigated both on hemostatic balance and the cellular phenotypic modulation in hypertension and thrombotic related diseases. Sources of funding This work was supported by the Region Lorraine and the Communauté Urbaine du Grand Nancy. Disclosures None. References 1. Arikan E, Sen S. Endothelial damage and hemostatic markers in patients with uncomplicated mild-to-moderate hypertension and relationship with risk factors. Clin Appl Thromb Hemost. 2005 ; 11 : 147-159. 2. Junker R, Heinrich J, Schulte H, Erren M, Assmann G. Hemostasis in normotensive and hypertensive men : results of the PROCAM study. The prospective cardiovascular Munster study. J Hypertens. 1998 ; 16 : 917-923. 3. Lip GY, Li-Saw-Hee FL. Does hypertension confer a hypercoagulable state ? J Hypertens. 1998 ; 16 : 913-916. 4. Corseaux D, Ollivier V, Fontaine V, Huisse MG, Philippe M, Louedec L, Vranckx R, Ravanat C, Lanza F, Angles-Cano E, Guillin MC, Michel JB. Hemostasis imbalance in experimental hypertension. Mol Med. 2002 ; 8 : 169-178. 149 5. Sawada K, Naiki M, Yago H, Matsushita K, Ohtsuki T, Kitagawa K, Matsumoto M, Hori M. Hypertension associated with reduced plasma thrombomodulin levels and a hypercoagulable state in rats. Clin Exp Hypertens. 2003 ; 25 : 73-84. 6. Gomibuchi H, Okazaki M, Iwai S, Kumai T, Kobayashi S, Oguchi K. Development of hyperfibrinogenemia in spontaneously hypertensive and hyperlipidemic rats : a potentially useful animal model as a complication of hypertension and hyperlipidemia. Exp Anim. 2007 ; 56 : 1-10. 7. Abumiya T, Sakata T, Enjyoji K, Kato H, Kawai J, Suzuki T, Masuda J, Sasaguri T, Ogata J. Does hypertension confer a hypercoagulable state in stroke-prone spontaneously hypertensive rats ? J Hypertens. 2000 ; 18 : 901-909. 8. 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Representative thrombin generation curves (A) and endogenous thrombin potential (ETP) values (B) in platelet-rich plasma (PRP) adjusted to 500 u 109 platelets/L or in platelet-poor plasma (PFP) 4 M PS/PE/PC vesicles. Coagulation was triggered with either low (0. 5 pM) or high (50 pM) concentrations of tissue factor (TF). Results are means SEM of 8 to 13 different plasmas tested in triplicate ; * P vs Wistar ; g P vs PRP as the same PT concentration. Figure 2. Dependence of thrombin generation on TFPI and prothrombin levels. Either purified recombinant human TFPI was added to Wistar PFP (A) or purified bovine prothrombin to SHR PFP (B), and thrombin generation was triggered by 0. 5 pM of tissue factor in the presence of 4 M PS/PE/PC vesicles as the phospholipid surface. Results (means SEM of 5 experiments) are expressed as ratios of values obtained with each PFP alone. * P vs a ratio value of 1. Figure 3. Thrombin generation in the presence of aortic rings. Representative thrombin generation curves (A) and endogenous thrombin potential (ETP) values (B) in a Wistar PFP pool triggered with 50 pM TF (PFP TF) or with 2 mm rings from SHR or Wistar thoracic aortae. Results are means SEM of 8 experiments with rings from different rats ; * P vs Wistar ; g P vs PFP TF. 154 Figure 4. Thrombin generation at the surfaces of SHR or Wistar SMCs and ECs. Representative thrombin generation curves (A) and endogenous thrombin potential (ETP) values (B) in a Wistar PFP pool added to washed SMC or EC monolayers. Results are means SEM of 12 experiments ; * P vs Wistar. 155 Table 1. Hematologic analysis Blood cell count Red blood cells (u1012/L) White blood cells (u109/L) Platelets (u109/L) Hematocrit (%) Hemoglobin (g/dL) Mean platelet volume (fL) Plasma levels of hemostatic factors TF (pmoles/L) TFPI (U/mL) Prothrombin (%) Antithrombin (%) TAT complexes (ng/mL) Wistar 6. 00. 2 3. 20. 3 42921 32. 20. 9 11. 60. 3 6. 60. 1 3. 70. 8 4. 50. 4 834 1077 7417 SHR 7. 30. 03 * 3. 10. 1 52714 * 36. 60. 3 * 12. 80. 1 * 7. 90. 2 * 1. 20. 3 * 6. 90. 2 * 584 * 1004 4915 TF, tissue factor ; TFPI, tissue factor pathway inhibitor ; TAT, thrombin antithrombin Values are means r SEM of 10 rats. * P vs Wistar. 156 Table 2. Vascular levels of hemostatic factors Aortic rings TF (pmoles/L) TFPI (U/mL) PPA (nM equivalent PS / g of ring) Aortic smooth muscle cells TF (pmoles/L) TFPI (U/mL) PPA (nM equivalent PS / mL) Aortic endothelial cells TF (pmoles/L) TFPI U/mL) Wistar 938 0. 100. 01 1. 90. 2 292 SHR 769 0. 140. 01 * 3. 40. 4 * 372 * 0. 0090. 002 0. 0380. 004 * 64922 1. 50. 2 74733 * 1. 80. 5 0. 0200. 002 0. 0200. 001 TF, tissue factor ; TFPI, tissue factor pathway inhibitor ; PPA, phospholipid procoagulant activity ; PS, phosphatidylserine Values are means r SEM of 10 rats. * P vs Wistar. 157 Figure 1 A Wistar SHR 200 175 150 125 100 75 50 25 0 ) i M n ( n b m o r h T i ) n m M n ( . P T E 0 10 Time (min) 20 PRP PFP B Wistar SHR * * * * 0. 5 50 0. 5 50 Tissue factor (pM) 1200 1000 800 600 400 200 0 158 Figure 2 o i t a r P T E o i t a r P T E 1. 2 1. 0 0. 8 0. 6 0. 4 0. 2 0. 0 2. 5 2. 0 1. 5 1. 0 0. 5 0. 0 * * A * * 0. 0 0. 5 1. 0 1. 5 2. 0 Added TFPI (g/mL) * * * * 0 12 24 36 48 Added prothrombin (g/mL) B 159 ) i M n ( n b m o r h T 120 100 80 60 40 20 0 A PFP 50 pM TF PFP Wistar rings PFP SHR rings 0 10 20 Time (min) 30 B * 750 700 650 600 550 500 450 400 i ) n m M n ( . P T E PFP TF Wistar SHR aortic ring Figure 3 160 Figure 4 ) i M n ( n b m o r h T i ) n m M n ( . P T E A Wistar SMCs SHR SMCs Wistar ECs SHR ECs 0 10 20 Time (min) 30 SMC EC B * 120 100 80 60 40 20 0 900 800 700 600 500 400 300 Wistar SHR Wistar SHR 161 Anneaux aortiques CML aortiques CE aortiques TF (pmoles/L) Wistar 938 SHR 769 TFPI (U/mL) 0. 100. 01 0. 140. 01 * PPA (nM équivalent PS/g d'anneau) 1. 90. 2 3. 40. 4 * TF (pmoles/L) 292 372 * TFPI (U/mL) 0. 0090. 002 0. 0380. 004 * PPA (nM équivalent PS / mL) 64922 74733 * TF (pmoles/L) 1. 50. 2 1. 80. 5 TFPI U/mL) 0. 0200. 002 0. 0200. 001 162 163 164 165 Hypertension, hypercoagulability and the metabolic syndrome : a cluster of risk factors for cardiovascular disease Xianqing Mao1, 2, Karima Ait-Aissa1, 2, Jeremy Lagrange1, 2, Gina Youcef1, 2, Huguette Louis1, 2. 1INSERM, U961, Vandoeuvre-les-Nancy, France 2Nancy Université, Nancy, France Text : 7761 words including references and figure legends Abstract : 101 words Table : 1 Figures : 2 Corresponding author : Huguette Louis, Inserm U961, Faculté de Médecine, 9 avenue de la Forêt de Haye, 54500 Vandoeuvre-les-Nancy, France. Tel 33 3 83683631, Fax 33 383683639 ; mail : huguette. louis@nancy. inserm. fr 166 Abstract Cardiovascular disease (CVD) is one of the main causes of mortality in the world representing around 30% of all deaths. It constitutes also an important factor in morbidity and incapacity. There are several related CVD risk factors such as hypertension, metabolic symdrome (MetS) and hypercoagulability. The exact mechanisms that underlie the relation between those factors and CVD are not sufficiently known yet ; pathogenic explanations are lacking also for the mechanisms relating metabolic factors to insulin resistance (IR) and the association with the development of atherosclerosis and thrombosis. The possible links between hypertension, hemostasis alterations and MetS are examined in this report. Introduction There is increasing evidence for an association between atherothrombosis and the MetS, a cluster of risk factors for cardiovascular disease [1]. One of the most widely used definitions of the MetS is based on the presence of at least three of the 5 following conditions[2] : abdominal obesity (waist circumference : men, > 40 inches ; women, >35 inches), hypertriglyceridaemia (>150 mg/dl), low levels of HDL (high density lipoprotein) cholesterol (c-HDL) ( mg/dl), arterial hypertension (>130/85 mm Hg), and hyperglycaemia (>100 mg/dl). Besides these conditions, the MetS is frequently accompanied by a prothrombotic state. This includes elevated plasma levels of PAI-1, thrombin activatable fibrinolysis inhibitor, von Willebrand factor, coagulation factors VIII, VII, XIII, and fibrinogen, tissue factor (TF), increased release of endothelial cell microparticles, and decreased protein C levels. Furthermore, patients with the MetS exhibit endothelial dysfunction (mainly decreased production of nitric oxide and prostacyclin) and heightened platelet reactivity [3]. Hypertension has been shown to be one of the most prominent features of the MetS present in up to 85% of patients. The establishment of hypertension as a component of the MetS has enabled better insight into the condition and allowed for its early detection and treatment. This review focuses specifically on the link between hypertension, hemostasis and MetS. Hypertension and the metabolic syndrome Akintunde et al. [4] reported that MetS is present in at least one third of newly diagnosed, non-diabetic, hypertensive subjects. A higher prevalence of the MetS has been described in uncontrolled hypertensives as compared to subjects with blood pressure (BP) under control [5]. In contrast, strict control of BP reduces substantially the risk of coronary events in 167 patients with MetS [6]. In a study of Taiwanese Type 2 diabetic patients, hypertension was shown to be the most important component of MetS in association with ischemic heart disease compared to other risk factors, such as dyslipidaemia, obesity and microalbuminuria [7]. Furthermore, MetS is increasingly recognized as an important cardiovascular risk factor in hypertension, the presence of MetS seems to aggravate the severity of hypertension and to reduce the capacity of people to respond to specific treatments [8]. Hypertriglyceridaemia and low levels of high density lipoprotein (HDL) cholesterol are likely to be associated with this poor response to antihypertensive treatment in hypertensive patients with MetS [9]. Transgenic skinny mice and obese KKAy mice are both hyperleptinaemic and hypertensive due to chronic elevations in leptin resulting in enhanced sympathetic activity, which contributes to hypertension [10]. However, not all individuals with MetS have hypertension. Genetically obese leptin-deficient ob/ob mice (Lepob/ob) are described as hypotensive [11]. However, results of Silvani et al. [12]suggest that, in the absence of leptin, obesity may entail hypertensive derangements of BP, which are substantially modulated by cardiovascular effects of the sleep-wake cycle. Moreover, leptin receptor-deficient db/db mice (LepRdb/db) are reported to be both hypotensive and hypertensive as measured by telemetry in each of the two studies [13, 14]. Despite a close association between MetS components and high BP, understanding of individual contributions of some of the MetS components to the increment in BP is still complex. As one of the main causes of the MetS visceral obesity induces development of hypertension via production of various adipocytokines, such as leptin, TNF-, IL-6 (Inter Leukin 6), angiotensinogen, and non-esterified fatty acids (NEFA) [15]. IR as another important pathophysiological feature of the MetS is related to an increased anti-natriuretic effect contributing to the development of hypertension in the MetS [16]. In IR individuals, high serum insulin levels are associated with increased levels of circulating endothelin-1 (ET- 1) [17]. In another separate experiment, insulin infusion induced an increase in arterial ET-1 content, hypertension and subsequent plasma ET-1 elevation in rats [18]. Further studies showed that ET-1 receptor antagonism effectively reduced BP in animal models of IR and hypertension [19]. Furukawa et al. [20] reported that increased oxidative stress in accumulated fat is an early instigator of MetS. In MetS rats fed a high-fat and refined- carbohydrate diet, hypertension has been associated with endothelial dysfunction and oxidative stress by depressing Nitric Oxide Sythase (NOS) protein expression [21]. Moreover, a variety of studies have reported activation of the Renin-Angiotensin-Aldosterone System 168 (RAAS) in obesity related hypertension [22]. Accumulating data indicate that Angiotensin II (AngII), which was known initially as a key factor involved in increasing central PP and aortic stiffness [23], inhibits the action of insulin via AngII type 1 (AT1) receptors in vascular muscle by interfering with insulin signaling through PI3K (Phosphoinositide 3-Kinase) and PKB (Protein Kinase B) signaling pathways [24]. AngII receptor blockers (ARBs) with the ability to selectively modulate activity of peroxisome proliferator-activated receptor- (PPAR- ), can increase adiponectin, decrease body weight and improve insulin sensitivity in patients with hypertension and the MetS [25, 26]. Furthermore, interesting evidence supports the existence of a local and specific adipocyte RAAS [27] which has the capacity to impact the systemic RAAS and thus disturb BP. Indeed, adipose tissue expresses all the constituents of the RAAS needed for the production of AngII, including angiotensinogen (AGT) [28] which contributes to approximately 30% of the systemic AGT levels in rodents, angiotensin- converting-enzyme (ACE) [29], a renin-like activity [30] and the AngII type 1 and 2 receptors (AT1R and AT2R) [31]. These components exert local effects by regulating adipose tissue growth and systemic effects by inducing production of high levels of circulating aldosterone which promotes development of impaired insulin metabolic signaling and endothelial function, which in turn contributes to hypertension (Figure 1) and associated cardiovascular and renal structural and functional abnormalities [32]. Thus, briefly, visceral obesity, IR, oxidative stress, endothelial dysfunction, activated RAAS and increased inflammatory mediators might be the main factors in the development of hypertension in the MetS. Hemostasis and Metabolic syndrome It is well established that adipose tissue plays the role of an endocrine organ which releases factors known as adipokines. Studies have suggested that adipokines such as leptin, adiponectin, or ghrelin might contribute directly to the coexistence of IR and endothelial dysfunction [33] as described above. Adiponectin diminishes also platelet aggregation, epinephrine-, ADP- (Adenosine Di-Phosphate) or collagen-induced, and dose-dependently decreases soluble CD40L (Cluster of Differentiation 40 Ligand) release of a pro- inflammatory mediator of atherothrombosis [34, 35]. Serum leptin concentrations are correlated with the homeostatic index of IR which reflects the degree of IR [36]. Adiponectin, which is inversely correlated with abdominal fat, has very favorable cardiovascular effects [34, 37]. Tumour necrosis factor (TNF-)-induced Nuclear factor B (NF-B) p65 subunit, a major regulator of TF expression in endothelial cells or monocytes [38, 39], is inhibited by 169 adiponectin, which enhances tissue factor pathway inhibitor (TFPI) expression and activity [40]. Ghrelin, the gut hormone, predominantly produced by the stomach is related to adipokine with respect to its food intake and energy metabolism functions. Ghrelin, through its anti-oxidative and anti-inflammatory effects, could protect against hepatotoxic agents such as carbon tetrachloride and restore activated partial thromboplastin time or fibrinogen plasma levels [41]. The prothrombotic state found in MetS is linked to hypercoagulability [42, 43]. The TF-VIIa complex catalyzes the conversion of factor X to Xa which, along with factor Va, leads to the conversion of prothrombin to thrombin. Amplification loops of the coagulation cascade comprise activation of essential cofactors V and VIII by thrombin. Increased plasma levels of any of those factors leads to a hypercoagulable state. Chronic inflammation induced by obesity is associated with increased TF [39] through the NF-B pathway [44]. In the presence of MetS increased levels of factor VII and von Willebrand factor [45], which carries factor VIII [46] are found. Very low-density lipoproteins (VLDL) that are increased in MetS support activation of factor VII by the Xa/Va complex [47]. On the other hand HDL, which are decreased in MetS, enhance the protein C pathway, the principal inducible anticoagulant pathway [48]. Hypofibrinolysis, shown by increased clot lysis times [43], is one of the best-documented parts of MetS-induced abnormalities. The physiological role of plasminogen activator inhibitor-1 (PAI-1) is to inhibit plasminogen activators such as tissue plasminogen-activator (t-PA) and to control the rate of fibrin degradation produced after thrombin generation. Plasma PAI-1 concentration is increased in subjects with MetS [49, 50]. Increased cardiovascular risk [51] and free fatty acids (FFAs) catalyze the induction of PAI-1 gene expression and PAI-1 protein expression [52]. Chronic inflammation, abdominal obesity, IR, all increase PAI-1 production [49, 53] and result in attenuated plasminogen conversion leading to a hypofibrinolytic state [54, 55]. The same factors that modifies endothelial function or clotting in MetS have been shown to impair also platelet function. Dyslipidaemia contributes to increased platelet activation [56], triglycerides increase platelet aggregability and the incidence of venous thromboembolism ; these effects are reversed by HDL cholesterol [57]. Under physiological conditions, insulin decreases platelets responses to ADP and thrombin [58, 59]. Insulin resistant subjects have been linked to reduced platelet sensitivity to insulin related to loss of insulin-mediated suppression of ADP-induced P2y12 signaling [60]. Elevated FFA concentrations and 170 hypertriglyceridaemia exert a proaggregating effect in vitro [61]. FFA levels are correlated with CD36 (Cluster of differentiation 36) mRNA expression [62] and the CD36 ligand facilitates the supply of FFAs for platelet thromboxane production which stimulates collagen- induced platelet aggregation [63]. Microparticles (MPs) must now be added to the MetS equation. MPs are fragments released from stimulated or apoptotic cells after plasma membrane remodeling. MPs are increased in MetS and could bind cells via specific receptors and induce cellular activation with the liberation of TF, cytokines [64] and increased endothelial dysfunction [65]. TF could be exposed at MP surfaces and is a major factor for MP thrombogenicity [66]. It has been reported that MPs are associated with CD36 which is found to be increased in obese and diabetic patients [67] and could participate in impaired platelet function. MP release is associated with inflammation and by transporting molecules such as TF or CD36 could participate in the increased coagulation and thrombogenicity found in MetS. Animal models There are many, different, naturally occurring and gene-targeted mutations in rodents that lead to obesity and other metabolic defects associated with human MetS. Care should be taken when choosing an animal model for MetS studies, taking into account the diet used, as well as the degree to which they develop obesity, hyperlipidaemia, IR and hypertension. Although there is no perfect animal model of the human disease, each of the animal models described have specific attributes that make them useful for studying both the mechanisms of development and the link between hypertension, hemostasis and MetS. Rat Models Obese Zucker rats are the best known and most widely used animal model of genetic obesity. These animals present a mutation (fa) in the leptin receptor [68]. The fa/fa Zucker rats become noticeably obese between the third and the fifth week of the life. Obese Zucker rats present increased plasma glucose levels with an initial IR, followed by an insulin-deficient state associated with a body-weight plateau. This strain presents dysplipidemia and hyperinsulinaemia which is detectable at 3 weeks of age and persists throughout the animal's life. These disorders, which are all major specifications of the metabolic syndrome, should have contributed to arterial hypertension, as observed in humans. The increase in arterial BP in these animals may be explained, at least in part, by endothelial dysfunction observed in some studies on older obese Zucker rats [69]. However, it was shown that, during 171 development, sympathovagal modulation could play a major role in the lack of increase in arterial stiffness in obese Zucker rats, despite their IR, obesity, diabetes and dysplipidemia [70]. Indeed, alteration in sympathovagal balance could lead to a reduction in heart rate that in turn, could decrease arterial stiffness in obese Zucker rats. Spontaneous hypertensive-stroke prone fatty rats were derived by replacing the fa locus of chromosome 5 of SHR-SP from Zucker fatty (fa/fa) rats [71]. SHR-SP fatty are unique in that they develop severe hypertension and present a good model of the IR syndrome [72]. SHR-SP fatty rats are characterised by the spontaneous development of fibrotic cardiac atria and ventricles, reduced heart rate and ventricular diastolic dysfunction, obesity, hyperleptinaemia and several metabolic disorders [73]. The SBP of these rats was significantly decreased compared with their lean controls, SHRSP/Izm rats. Then, the reduction of SBP in SHR- SP fatty rats may be related to the mutation of the leptin receptor gene. Plasma leptin levels are increased in this strain compared with their lean hypertensive controls [71]. Elsewhere it has been documented that leptin resistance induces hyperinsulinaemia and IR in humans and animals [74]. The SHR-SP fatty rats may develop IR because of failure to respond to leptin due to a mutation of the leptin receptor gene. SHR-SP, are known for their severity of lesions and high rate of stroke onset. The main lesions in SHR-SP were fibrinoid necrosis and fibricellular proliferative lesions. These lesions were accompanied by endothelial injury and macrophage accumulation [75] suggesting that blood coagulation would be activated in SHR-SP because of the deteriorated endothelial anti- coagulant function and the expression of TF by activated endothelial cells and/or macrophages. However, hemorrhagic lesions rather than thrombotic lesions were easily found in the affected organs of SHR-SP. In addition, low levels of Thrombin-Antithrombin III complex (TAT) and fibrin/fibrinogen degeneration products (FDP) are found in SHR-SP compared with their normotensive, Wistar Kyoto rat controls, indicating that thrombin production was maintained at a low level in the plasma [76]. Thus, the SHR-SP rats fall into a hypocoagulable state which is quite different from the results of studies on haemostatic parameters in human hypertensives. Obese spontaneously hypertensive rats, usually named Koletsky, have monogenetic obesity superimposed on a hypertensive genetic background [77]. This strain was derived by mating a spontaneously hypertensive (SHR) female rats of the Wistar Kyoto strain with normotensive Sprague-Dawley males [78]. This model presents obesity, hypertension, hyperinsulinaemia, hyperlipidaemia and nephropathy superimposed on the background of SHR [78, 79] 172 Spontaneously hypertensive and hyperlipidaemic rats (SHHR) are a combination of the hypertension and hyperlipideamia model which is the result of mating of SHR and spontaneously hyperlipideamic rats (HLR) [80]. SHHR rats exhibit hypertension which may be related to elevated sympathetic nervous system tone that has been proposed as the cause of hypertension in SHR [81]. Otherwise, lesions in the endothelium and lipid deposition under the endothelium are observed in the aorta of 24 month old female SHHR, despite a normal diet. In parallel, increases in plasma levels of fibrinogen, TAT and 2-PI (2-Plasmin Inhibitor) are observed in this strain [42] and suggest an hypercoagulative state. Mouse models Leptin-deficient mice (Lepob/ob) which cannot produce leptin due to an inactivating mutation in the leptin gene, arose from a spontaneous mutation at the Jackson Laboratory [82]. The genetic background is an extremely important consideration for the use of Lepob/ob mice in studying the MetS. These mice are visually obese by 4 weeks of age, and their growth curves do not plateau even at 12 months of age. Leptin deficiency results in hyperphagia, reduced energy expenditure and extreme obesity. In addition, this strain presents mild hyperglycaemia that is apparent transiently from 8 to 12 weeks of age. At this point, pancreatic -cell compensation occurs and increased insulin levels bring glucose homeostasis under control [83]. In addition, these mice express increased HDL levels with a catabolic pathway which is down-regulated in this strain and suggest that HDL apolipoprotein turnover may be regulated by obesity and leptin signalling [84, 85]. In salt-sensitive hypertension, these obese mice express renal injury due to their obesity that induces renal oxidative stress [86]. Studies on BP in Lepob/ob mice have yielded contrasting results, evidence of hypotension [87], no significant differences in BP[88] or hypertension limited to the light period [89] compared with their lean controls. However, because of their obesity, Lepob/ob mice have shown hypertensive derangements of BP that appear to be modulated by cardiovascular effects of the sleep-wake cycle[12]. Otherwise, studies on vascular injury have shown that leptin-deficient and leptin receptordeficient mice thromboses less than their controls. Leptin administration increased occlusion in these two mutant mice [90] Leptin receptor-deficient mice (LepRdb/db) do not have leptin receptors. As with Lepob/ob mice, the obese and insulin-resistant phenotype of LepRdb/db mice depends upon their genetic background. The metabolic profiles of LepRdb/db and Lepob/ob mice are nearly identical. Both models are obese, hyperinsulinaemic, hyperglycaemic (depending on the age and strain), have 173 elevated total cholesterol levels [83] and less thrombosis following onset of vascular injury. The primary difference between the two models is that the LepRdb/db mice have dramatic elevations in circulating leptin concentrations that are proportional to their degree of adiposity, whereas the Lepob/ob mice do not have circulating leptin [90, 91]. Bodary . et al. [13] have reported reduced arterial pressure in LepRdb/db compared with wild-type mice with leptin. However, studies have demonstrated that db/db mice are hypertensive with a disrupted BP, heart rate, and locomotor activity circadian rhythms [14]. Ldlr-/- Lepob/ob / Apob48-/-Lepob/ob mice were derived by crossing of Lepob/ob with Ldlr-/- and Lepob/ob with Apob48-/- respectively [92]. These two mice models present phenotypes of the MetS combining obesity, hyperglycaemia, hyperinsulinaemia, hyperlipidaemia, and hypertension. The two lines have different lipid profiles and thus can be used for different purposes. Interestingly, Apob48-/-Lepob/ob mice are diabetic by 9-10 weeks whereas Ldlr-/- Lepob/ob mice are not. This may be because of their respective genotypes. The New Zealand obese (NZO) mouse model exhibits a polygenic obesity associated with hyperinsulinaemia and hyperglycaemia. It has been shown that this strain presents additional features of the MetS, elevated BP, serum cholesterol and serum triglyceride levels [93]. In addition, studies have shown that these mice exhibit endothelial dysfunction attributed to eNOS uncoupling and increased reactive oxygen species (ROS) production [94]. Indeed, this strain presents traits of the human MetS and is therefore an ideal model for the study of the pathophysiology of a MetS, and for the identification of the responsible genes. Links between hypertension and hypercoagulability in the metabolic syndrome Hypertension is one of the factors which cause the most damage in the vascular wall and its main complications (stroke and myocardial infarction) are paradoxically thrombotic rather than haemorrhagic. Early in 1995, Miller et al. [95] had already demonstrated that hypertensive patients exhibited a relatively hypercoagulative state because of enhanced TF expression. TF plays a significant role in both thrombus formation and in the progression of atherosclerosis in patients with MetS [96]. Recent studies have shown that up-regulation of monocyte TF activity is significantly associated with carotid intima-media thickness in MetS patients, characterized by higher BP and procoagulant activity compared with control subjects [38]. The vascular wall as a natural anticoagulant blood container requires the maintenance of a certain level of various procoagulant or anticoagulant components. The balance between TF 174 and TFPI acts as an important regulator of blood coagulation activity. Regnault et al. [97] reported that in postmenopausal women, in which an increase in arterial stiffness is associated with both changes in vascular wall status and the presence of a hypercoagulative state, free TFPI increased as the vascular wall function deteriorated and pulse pressure (PP) increased. Furthermore, their findings are supported by an increase of TFPI synthesized by VSMCs (Vascular Smooth Muscle Cells) in response to cyclic stress in vitro. A number of studies have shown that rheological, haemostatic, endothelial and platelet abnormalities play a key role in the thrombotic complications of hypertension. Ajayi et al. [98] reported that fatty Zucker diabetic rats exhibited a more severe hypertension than their lean controls ; moreover, as compared with the female rats, the male group presented a greater prothrombotic activity and a worse impairment of endothelial reactivity. In spontaneously hypertensive and hyperlipidaemic rats (SHHR), hypertension and its related-hyperlipidaemia caused vascular damage that lead to a hypercoagulative state, due to increased plasma levels of fibrinogen [42, 99]. The hypercoagulative state in hypertension may further contribute to the increased risk and severity of target organ damage [100]. Anand et al. [101] showed that individuals with the MetS suffer an excess of CVD explained by an excess of atherosclerosis and impaired fibrinolysis. Nevertheless, the relation between hypertension and hypercoagulability is still controversial. For example, Abumiya et al. [76] reported that the stroke-prone spontaneously hypertensive rat (SHR-SP) gets into a hypocoagulable state rather than a hypercoagulative state, and that the reduction of factor Xa activity in SHR-SP may be related to the elevation of C1 inhibitor activity. Thus, the links between increased artery pressure and hypercoagulability still remain to be investigated. The precise mechanisms that drive the hypercoagulable state associated with hypertension may be still uncertain, but the RAAS seems to be a good possibility. A significant relation between plasma renin activity (PRA) and plasma aldosterone with markers of activated coagulation and decreased fibrinolytic activity was demonstrated in patients with essential hypertension [100]. AngII accelerates arterial thrombosis in renovascular hypertensive rats via its AT1 receptor, probably due to fibrinolysis inhibition [102]. The formation of the t-PA and PAI-1 complex reduces fibrinolytic activity through inhibition of plasminogen activation. Moreover, the levels of PAI-1 and t-PA were positively related to systolic and diastolic blood pressures (SBP and DBP) in a large cohort (>2500 person) of essentially healthy middle-aged men and woman [50]. Since both of t-PA and PAI-1 are synthesized in the vascular endothelium, endothelium dysfunction induces an imbalance in fibrinolysis [103]. 175 Hypertensive patients with MetS have higher levels of free PAI-1 and t-PA antigen, which will increase the risk of CVD [100]. AngII has been shown to oppose the effect of NO, stimulate the production of adhesion factors, PAI-1 and decrease the level of t-PA, promoting thus the risk of thrombosis. Moreover, AngII and aldosterone interact synergistically to increase PAI-1 production in humans, and only dual AT1 and aldosterone receptor antagonism can prevent the effect of activation of the RAAS on circulating PAI-1 antigen [104]. In therapy-resistant hypertensive patients, the AT1 receptor blocker (AT1RB) eprosartan, inhibited fibrinolytic function as reflected by decreased PAI-1 antigen, PAI-1 activity and t-PA antigen [105]. Additionally, agonistic AT1 receptor auto-antibodies (AT1- AA) and AngII can cause monocytes to produce TF, and both of them induced significantly higher expression of TF in monocytes from hypertensive patients compared to control subjects [106]. Conclusion Hypertension and hypercoagulability are strongly correlated in most cases of MetS probably due to an activated RAAS system coupled with a vascular damage, endothelial dysfunction, an excess of procoagulant factors and relative fibrinolysis inhibition (Figure 2). We have described the case in human with the problem of interconnectability between the cardiovascular events and obesity diabetes as well as the thrombotic condition. But it is difficult to find an ideal animal model (as we have shown) that covers all the conditions. It would appear then that research will continue for some time using these animal models to investigate aspects of the global problem. Future treatments will have to take into account this complexity trying to unravel in humans why so many symptoms are associated with obesity diabetes and cardiovascular pathology. Not to forget to mention that the current association of these systems with the state of coagulation is also a risk factor in cardiovascular disease. 176 Acknowledgements We thank Prof. Simon N Thornton, INSERM U961, for editing and correcting English. References [1] I. Palomo, R. Moore-Carrasco, M. Alarcon, A. Rojas, F. Espana, V. Andres and H. 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CVD : cardiovascular disease ; RAAS : Renin angiotensin aldosterone system ; 187 Table 1 : Main abnormalities that characterise the different rat and mouse strains that could be used as an animal model of MetS and its interactions with hypertension and/or coagulation IR Hypertension Hypercoagulability Model for studying Prothrombotic state MetS and interactions with Hyperlipidemia Yes No Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Hemorrhagic lesions, hypocoagulative state ND ND Hyperfibrinogenemia, hypercoagulation Less thrombosis, Less thrombotic following onset of vascular injury hypertensive ND hypertension Hypertension and interaction with coagulation Obesity, hyperlipidemia and interaction with hypertension Hypertension and interaction with MetS Hypertension, hyperlipidemia and theirs interactions with coagulation References [69, 70, 107-109] [72, 75, 76] [71-73] [79, 110] [42, 80, 99] Hypertension, coagulation, and their interaction with MetS [82, 83, 87, 89] Hypertension, coagulation, and their interaction with MetS [13, 14, 83, 90] MetS and its interactions with hypertension [92] Model Rat Obese Zucker Description Leptin receptor-/- SHR-SP Spontaneous hypertension Spontaneous Hypertension Leptin receptor-/- Spontaneous Hypertension Spontaneous Hypertension hyperlipideamic Leptin-deficient mice Leptin receptor-deficient mice Leptin and Leptin receptor deficient mice Leptin receptor-mutant mice SHR-SP fatty Obese SHR SHHR Mice Lepob/ob LepRdb/db Ldlr-/-Lepob/ob Apob48-/- Lepob/ob mice New Zealand obese mice Yes Yes Yes ND MetS, hyperlipidemia and their interactions with hypertension [93, 94] 188 Sommaire Figure 1 METABOLIC SYNDROME , Low HDl cholesterol triglycerides Obesity Insulin resista nce HiBh Hypertension ~ ATR Adipose tissue ACE Rm ; n AGT- Angl . Angll -> l ocal dfccti : Adipocyte growth Inflammation Oxidative stress 1 leptin, adipone n, mFa, ARf. - - , ~ . -. - - v Syste mic effetcs : RAAS activation Aldosterone synthesis Impaired BI ! Od Pressure . J 0 1 Gcnc 1 1 EnvifOllmc . Figure 2 Hypofibrinolysis Coa\ ! 1I1a r ; ~0'~' -'- ; -. , . , Cl Hypcrcoa2ll1abil ( 1 Hypcrtcn~ioll 1 / ~ Hypcrglyccmia ) IMctabolic . ICVD 1 1 Résumé L'hypothèse que l'hypertension peut conférer un état d'hypercoagulabilité découle des principales complications liées à l'hypertension, l'infarctus du myocarde et accident vasculaire cérébral. Notre objectif était de déterminer si l'hypertension spontanée confère des changements dans les protéines de la coagulation et de la capacité de production de thrombine dans le sang et la paroi vasculaire. Nous avons utilisé le modèle de rats spontanément hypertendus (SHR) par rapport aux rats Wistar. La génération de thrombine est plus faible dans le plasma riche en plaquettes et plasma sans plaquettes de SHR par rapport à Wistar. Ceci est lié aux faibles concentrations en facteur tissulaire (TF) et en prothrombine, ainsi qu'un taux plus élevé de TFPI dans le plasma des SHR. En revanche, l'ajout d'anneaux d'aorte thoracique de SHR à un pool de plasma Wistar a donné lieu à une augmentation plus importante dans la génération de thrombine par rapport à l'ajout d'anneaux équivalent du Wistar. Alors qu'aucune différence n'a été observée pour les cellules endothéliales, la formation de thrombine était plus élevée à la surface de culture CML aortiques des SHR que des Wistar. L'exposition des phospholipides chargés négativement est plus élevée sur les anneaux et les CML des SHR que les Wistar. Les activités TF et TFPI étaient plus élevés chez les CML des SHR. Ces résultats montrent une opposition de génération de thrombine à la surface de la paroi artérielle et dans le plasma des rats SHR par rapport aux rats Wistar. Le phénotype thrombotique plus élevé de la paroi vasculaire SHR est dû à la capacité du CML à soutenir la génération de thrombine. Ces résultats suggèrent que le remodelage de la membrane phospholipidique et la synthèse de molécules pro-coagulantes induites par hypertension dans les CML sont des substrats pour une formation de thrombine accrue dans la paroi vasculaire. Mots Clés : Rat spontanément hypertendu, cellules musculaires lisses vasculaires, génération de thrombine, facteur tissulaire, hypercoagulabilité. Abstract The hypothesis that hypertension may confer a hypercoagulable state arises from the main complications associated with hypertension, stroke and myocardial infarction. Our objective was to determine whether spontaneous hypertension confers changes in the coagulation proteins and the thrombin generating capacity in blood and the vascular wall. We used the model of spontaneously hypertensive rats (SHR) compared with Wistar rats. Thrombin generation was lower in platelet-rich plasma and platelet-free plasma from SHR compared to Wistar. This was related to lower tissue factor (TF) and prothrombin as well as higher TFPI levels in SHR plasma. In contrast, the addition of thoracic aorta rings of SHR to a Wistar plasma pool resulted in a higher increase in thrombin generation compared to the addition of equivalent rings from Wistar. Whereas no difference was observed for endothelial cells, thrombin formation was higher at the surface of cultured SHR aortic SMCs than from Wistar. Exposure of negatively-charged phospholipids was higher on SHR than on Wistar rings as well as on SMCs. TF and TFPI activities were higher in SHR SMCs. These results show opposite thrombin generating capacity of plasma and vessel walls in SHR compared to Wistar. The higher prothrombotic phenotype of the SHR vessel wall was due to the ability of SMCs to support thrombin generation. These findings suggest that the hypertension-induced membrane phospholipid reorganization and synthesis of procoagulant molecules in SMCs provide substrates for increased thrombin formation within the vessel wall. Keywords : Spontaneously hypertensive rat, vascular smooth muscle cells, thrombin generation, tissue factor, hypercoagulability. 0 | HAL | Scientific |
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Cet article présente les faits marquants de l'année 1315 en santé et médecine.
Événements
Janvier et mars : Mondino de Liuzzi dissèque le cadavre de deux femmes, selon son propre témoignage publié en 1316 dans l'Anathomia.
Fondation de l'hôpital Saint-Jean et Saint-Paul à Gand, en Flandre.
Fondation par Symond Potyn d'une léproserie à Rochester dans le Kent en Angleterre, établissement qui est à l'origine de l'actuel hôpital Sainte-Catherine (en).
Des bourses d'études sont accordées à des écoliers en médecine du collège de Bayeux, à Paris.
1315-1317 : grande famine en Europe.
1315-1318 : fondation de l'hôpital Sainte-Marie (Hospital of St. Mary in the Horsefair) à York en Angleterre.
Naissance
Vers 1315-1320 : Jean de Guistry (mort en 1379), médecin des rois de France Jean II et Charles V, de Jeanne de Savoie, duchesse de Bretagne, et d'Amaury de Craon ; bienfaiteur et restaurateur du collège de Cornouailles à Paris.
Décès
29 juin : Raymond Lulle (né vers 1232), philosophe, théologien et poète espagnol, auteur d'un ouvrage de médecine (Liber principiorum medicinae, 1274), et du Testament de l'art chimique universel qui aborde, parmi d'autres sujets de médecine ou de pharmacologie, la question des vertus thérapeutiques de l'alcool.
Références
Portail de la médecine Portail du Moyen Âge tardif | WIKIPEDIA | Wiki |
Colostomie rétro-rectale et trans-anale après opération de Hartmann | WMT16 | Scientific |
Apparition d'une sarcoïdose chez une patiente atteinte d'une maladie de Crohn | WMT16 | Scientific |
Dystrophie osteo-chondromateuse bronchique (origine vasculaire de la malformation ? ) | WMT16 | Scientific |
IBUPROFENE EG LABO CONSEIL 400 mg, comprimé pelliculé - Résumé des caractéristiques du produit. ANSM - Mis à jour le : 26/01/2021 IBUPROFENE EG LABO CONSEIL 400 mg, comprimé pelliculé Ibuprofène. 400 mg Pour un comprimé pelliculé. Pour la liste complète des excipients, voir rubrique 6. 1. (environ 11-12 ans) : il est indiqué, dans le traitement de courte durée de la fièvre et/ou des douleurs telles que : maux de tête ; états grippaux ; douleurs dentaires ; courbatures ; règles douloureuses. il est indiqué dans le traitement de la crise de migraine légère à modérée avec ou sans aura. Voie orale. Avaler le comprimé sans le croquer, avec un grand verre d'eau, de préférence au cours d'un repas. Posologie Pour atténuer les symptômes, la dose efficace la plus faible devra être utilisée pendant la durée la plus courte possible (voir rubrique 4. 4). Le comprimé dosé à 400 mg est réservé à des douleurs ou à une fièvre plus intenses ou non soulagées par un comprimé dosé à 200 mg d'ibuprofène. 1 comprimé à 400 mg par prise, à renouveler si besoin au bout de 6 à 8 heures. Dans tous les cas, ne pas dépasser 3 comprimés à 400 mg par jour (1200 mg par jour). Fréquences d'administration Les prises systématiques permettent d'éviter les oscillations de fièvre ou de douleur. Elles doivent être espacées Durée de traitement Si la douleur persiste plus de cinq jours ou si elle s'aggrave, ou si la fièvre persiste plus de trois jours ou en cas de survenue d'un nouveau trouble, il est conseillé au patient de prendre un avis médical. 1 comprimé à 400 mg le plus tôt possible dès le début de la crise de migraine. Si un patient n'est pas soulagé après la première dose, une seconde dose ne doit pas être prise au cours de la même crise. Toutefois la crise peut être traitée avec un autre traitement qui ne soit pas un anti-inflammatoire non stéroïdien ni de l'aspirine. Si un patient a été soulagé mais que les symptômes réapparaissent, une deuxième dose peut être prise à condition de respecter impérativement un intervalle entre deux prises. Durée de traitement L'âge ne modifiant pas la cinétique de l'ibuprofène, la posologie ne devrait pas avoir à être modifiée en fonction de ce paramètre. Cependant des précautions sont à prendre (voir rubrique 4. 4). grossesse à partir du début du 6 mois (au-delà de 24 semaines d'aménorrhée) (voir rubrique 4. 6) ; hypersensibilité à l'ibuprofène ou à l'un des excipients mentionnés à la rubrique 6. 1 ; antécédents d'asthme déclenchés par la prise d'ibuprofène ou de substances d'activité proche telles que : autres AINS, acide acétylsalicylique ; antécédents d'hémorragie ou de perforation digestive au cours d'un précédent traitement par AINS ; hémorragie gastro-intestinale, hémorragie cérébro-vasculaire ou autre hémorragie en évolution ; ulcère peptique évolutif, antécédents d'ulcère peptique ou d'hémorragie récurrente (2 épisodes distincts, ou plus, d'hémorragie ou d'ulcération objectivés) ; insuffisance hépatique sévère ; insuffisance rénale sévère ; insuffisance cardiaque sévère (NYHA Classe IV) ; lupus érythémateux disséminé L'utilisation concomitante d'IBUPROFENE EG LABO CONSEIL 400 mg, comprimé pelliculé avec d'autres AINS, y compris les inhibiteurs sélectifs de la cyclooxygénase 2 (cox-2), doit être évitée. La survenue d'effets indésirables peut être minimisée par l'utilisation de la dose la plus faible possible pendant la durée de traitement la plus courte nécessaire au soulagement des symptômes (voir rubrique 4. 2 et paragraphes Effets gastro-intestinaux et Effets cardiovasculaires et cérébro-vasculaires ci-dessous). Les patients présentant un asthme associé à une rhinite chronique, à une sinusite chronique et/ou à une polypose nasale, ont un risque de manifestation allergique lors de la prise d'acide acétylsalicylique et/ou d'anti-inflammatoires non stéroïdiens plus élevé que le reste de la population. L'administration de cette spécialité peut entraner une crise d'asthme, notamment chez certains sujets allergiques à l'acide acétylsalicylique ou aux AINS (voir rubrique 4. 3). Le diagnostic et le suivi de la crise de migraine chez l'enfant nécessitent un avis médical. Sujet âgé Les sujets âgés présentent un risque accru d'effets indésirables aux AINS, en particulier d'hémorragie gastro-intestinale et de perforations pouvant être fatales (voir rubrique 4. 2 et ci-dessous). Effets gastro-intestinaux Des hémorragies, ulcérations ou perforations gastro-intestinales parfois fatales, ont été rapportées avec tous les AINS, à n'importe quel moment du traitement, sans qu'il y ait eu nécessairement de signes d'alerte ou d'antécédents d'effets indésirables gastro-intestinaux graves. Le risque d'hémorragie, d'ulcération ou de perforation gastro-intestinale augmente avec la dose utilisée chez les patients présentant des antécédents d'ulcère, en particulier en cas de complication à type d'hémorragie ou de perforation (voir rubrique 4. 3) ainsi que chez le sujet âgé. Chez ces patients, le traitement doit être débuté à la posologie la plus faible possible. Un traitement protecteur de la muqueuse (par exemple misoprostol ou inhibiteur de la pompe à protons) doit être envisagé pour ces patients, comme pour les patients nécessitant un traitement par de faibles doses d'acide acétylsalicylique ou traités par d'autres médicaments susceptibles d'augmenter le risque gastro-intestinal (voir ci-dessous et rubrique 4. 5). Les patients présentant des antécédents gastro-intestinaux, surtout s'il s'agit de patients âgés, doivent signaler tout symptôme abdominal inhabituel (en particulier les saignements gastro-intestinaux), notamment en début de traitement. Une attention particulière doit être portée aux patients recevant des traitements associés susceptibles d'augmenter le risque d'ulcération ou d'hémorragie, comme les corticoïdes administrés par voie orale, les anticoagulants oraux tels que la warfarine, les inhibiteurs sélectifs de la recapture de la sérotonine (ISRS) et les antiagrégants plaquettaires comme l'acide acétylsalicylique (voir rubrique 4. 5). En cas d'apparition d'hémorragie ou d'ulcération survenant chez un patient recevant IBUPROFENE EG LABO CONSEIL 400 mg, comprimé pelliculé, le traitement doit être arrêté. Les AINS doivent être administrés avec prudence et sous étroite surveillance chez les malades présentant des antécédents de maladies gastro-intestinales (rectocolite hémorragique, maladie de Crohn), en raison d'un risque d'aggravation de la pathologie (voir rubrique 4. 8). Effets cardiovasculaires et cérébrovasculaires Une surveillance adéquate et des recommandations sont requises chez les patients présentant des antécédents d'hypertension et/ou d'insuffisance cardiaque légère à modérée, des cas de rétention hydrosodée et d'œdème ayant été rapportés en association au traitement par AINS. Des études cliniques et des données épidémiologiques suggèrent que l'utilisation de l'ibuprofène, surtout lorsqu'il est utilisé à dose élevée (2400 mg par jour) et sur une longue durée de traitement, peut être associée à une légère augmentation du risque d'évènement thrombotique artériel (par exemple, infarctus du myocarde ou accident vasculaire cérébral). Toutefois, les données épidémiologiques ne suggèrent pas que les faibles doses d'ibuprofène ( 1200 mg par jour) soient associées à une augmentation du risque d'infarctus du myocarde. Les patients présentant une hypertension non contrôlée, une insuffisance cardiaque congestive, une cardiopathie ischémique, une maladie artérielle périphérique, et/ou un antécédent d'accident vasculaire cérébral (y compris l'accident ischémique transitoire) ne devront être traités par ibuprofène qu'après un examen attentif. Une attention similaire doit être portée avant toute initiation d'un traitement à long terme chez les patients présentant des facteurs de risque pour les pathologies cardiovasculaires (comme une hypertension, une hyperlipidémie, un diabète ou une consommation tabagique). Réactions cutanées graves Des réactions cutanées graves, certaines mortelles, y compris la dermatite exfoliatrice, le syndrome de Stevens-Johnson et la nécrolyse épidermique toxique, ont été rarement rapportées en association avec l'utilisation d'AINS (voir rubrique 4. 8). L'incidence de ces effets indésirables semble plus importante en début de traitement, le délai d'apparition se situant dans la majorité des cas dans le premier mois de traitement. Des cas de pustulose exanthématique aigu généralisée (PEAG) ont été rapportés en lien avec des médicaments contenant de l'ibuprofène. L'ibuprofène devrait être arrêté dès la première apparition de signes et symptômes de réactions cutanées graves telles que des éruptions cutanées, lésions des muqueuses, ou de tout autre signe d'hypersensibilité. La varicelle peut exceptionnellement être à l'origine de graves complications infectieuses cutanées et des tissus mous. A ce jour, le rôle favorisant des AINS dans l'aggravation de ces infections ne peut être écarté. Il est donc prudent d'éviter l'utilisation de IBUPROFENE EG LABO CONSEIL 400 mg, comprimé pelliculé en cas de varicelle ( ). Insuffisance rénale fonctionnelle Les AINS, en inhibant l'action vasodilatatrice des prostaglandines rénales, sont susceptibles de provoquer une insuffisance rénale fonctionnelle par diminution de la filtration glomérulaire. Cet effet indésirable est dose dépendant. En début de traitement ou après augmentation de la posologie, une surveillance de la diurèse et de la fonction rénale est recommandée chez les patients présentant les facteurs de risque suivants : sujets âgés, médicaments associés tels que : IEC, sartans, diurétiques (voir rubrique 4. 5), hypovolémie quelle qu'en soit la cause, insuffisance cardiaque, insuffisance rénale chronique, syndrome néphrotique, néphropathie lupique, cirrhose hépatique décompensée. Rétention hydro-sodée Rétention hydro-sodée avec possibilité d'œdèmes, d'HTA ou de majoration d'HTA, d'aggravation d'insuffisance cardiaque. Une surveillance clinique est nécessaire, dès le début de traitement en cas d'HTA ou d'insuffisance cardiaque. Une diminution de l'effet des antihypertenseurs est possible (voir rubrique 4. 5). Hyperkaliémie Hyperkaliémie favorisée par le diabète ou un traitement concomitant par des médicaments hyperkaliémiants (voir rubrique 4. 5). Une surveillance régulière de la kaliémie doit être effectuée dans ces circonstances. La prise de ce médicament doit être évitée en cas de traitement avec un autre anti-inflammatoire non stéroïdien, avec un anticoagulant oral, avec du lithium, avec de l'acide acétylsalicylique à doses antalgiques, antipyrétiques ou anti-inflammatoires, avec du méthotrexate à des doses supérieures à 20 mg par semaine, avec les héparines de bas poids moléculaire et apparentés et les héparines non fractionnées (aux doses curatives et/ou chez le sujet âgé), avec le pemetrexed, chez les patients ayant une fonction rénale faible à modérée (voir rubrique 4. 5). Dissimulation des symptômes d'une infection sous-jacente IBUPROFENE EG LABO CONSEIL 400 mg peut masquer les symptômes d'une infection, ce qui peut retarder la mise en place d'un traitement adéquat et ainsi aggraver l'évolution de l'infection. C'est ce qui a été observé dans le cas de la pneumonie communautaire d'origine bactérienne et des complications bactériennes de la varicelle. Lorsque IBUPROFENE EG LABO CONSEIL 400 mg est administré pour soulager la fièvre ou la douleur liée à l'infection, il est conseillé de surveiller l'infection. En milieu non hospitalier, le patient doit consulter un médecin si les symptômes persistent ou s'ils s'aggravent. Précautions d'emploi L'ibuprofène, comme tout médicament inhibiteur de la synthèse des cyclooxygénases et des prostaglandines, peut altérer la fertilité féminine. Cet effet est réversible à l'arrêt du traitement. Son utilisation n'est pas recommandée chez les femmes qui souhaitent concevoir un enfant. En cas de troubles de la vue apparaissant en cours de traitement, un examen ophtalmologique complet doit être effectué. Au cours de traitements prolongés, il est recommandé de contrôler la formule sanguine, les fonctions hépatiques et rénales. Ce médicament contient moins de 1 mmol (23 mg) de sodium par comprimé pelliculé, c'est-à-dire qu'il est essentiellement sans sodium . Risque lié à l'hyperkaliémie Certains médicaments ou classes thérapeutiques sont susceptibles de favoriser la survenue d'une hyperkaliémie : les sels de potassium, les diurétiques hyperkaliémiants, les inhibiteurs de l'enzyme de conversion, les antagonistes de l'angiotensine II, les anti-inflammatoires non stéroïdiens, les héparines (de bas poids moléculaires ou non fractionnées), les immunosuppresseurs comme la ciclosporine ou le tacrolimus, le triméthoprime. L'association de ces médicaments majore le risque d'hyperkaliémie. Ce risque est particulièrement important avec les diurétiques épargneurs de potassium, notamment lorsqu'ils sont associés entre eux ou avec des sels de potassium, tandis que l'association d'un IEC et d'un AINS, par exemple, est à moindre risque dès l'instant que sont mises en œuvre les précautions recommandées. Pour connatre les risques et les niveaux de contraintes spécifiques aux médicaments hyperkaliémiants, il convient de se reporter aux interactions propres à chaque substance. Toutefois certaines substances, comme le triméthoprime, ne font pas l'objet d'interactions spécifiques au regard de ce risque. Néanmoins, ils peuvent agir comme facteurs favorisants lorsqu'ils sont associés à d'autres médicaments comme ceux sus mentionnés. L'administration simultanée d'ibuprofène avec les produits suivants nécessite une surveillance rigoureuse de l'état clinique et biologique du malade. Associations déconseillées (voir rubrique 4. 4) Autres AINS Majoration du risque ulcérogène et hémorragique digestif dus à un effet synergique ( ). Acide acétylsalicylique à des doses anti-inflammatoires ( 1 g par prise et/ou 3 g par jour) ou à des doses antalgiques ou antipyrétiques ( 500 mg par prise et/ou < 3 g par jour) Majoration du risque ulcérogène et hémorragique digestif. Anticoagulants oraux Augmentation du risque hémorragique de l'anticoagulant oral (agression de la muqueuse gastro-duodénale par les AINS). Les AINS sont susceptibles de majorer les effets des anticoagulants, comme la warfarine (voir rubrique 4. 4). Si l'association ne peut être évitée, surveillance clinique et biologique étroite. Héparines non fractionnées, héparines de bas poids moléculaires et apparentés (à doses curatives et/ou chez le sujet âgé) Augmentation du risque hémorragique (agression de la muqueuse gastro-duodénale par les AINS). Si l'association ne peut être évitée, surveillance clinique étroite. Lithium Augmentation de la lithémie pouvant atteindre des valeurs toxiques (diminution de l'excrétion rénale du lithium). Si l'association ne peut être évitée, surveiller étroitement la lithémie et adapter la posologie du lithium pendant l'association et après l'arrêt de l'AINS. Méthotrexate, utilisé à des doses supérieures à 20 mg/semaine Augmentation de la toxicité notamment hématologique du méthotrexate (diminution de la clairance rénale du méthotrexate par les anti-inflammatoires). Pemetrexed (patients ayant une fonction rénale faible à modérée, clairance de la créatinine comprise entre 45 ml/min et 80 ml/min) Risque de majoration de la toxicité du pemetrexed (diminution de la clairance rénale par les AINS). Associations faisant l'objet de précautions d'emploi Ciclosporine, tacrolimus Risque d'addition des effets néphrotoxiques, notamment chez le sujet âgé. Surveiller la fonction rénale en début de traitement par l'AINS. Diurétiques, inhibiteurs de l'enzyme de conversion (IEC), antagonistes de l'angiotensine II (AIIA) Les AINS peuvent réduire l'effet des diurétiques et autres médicaments antihypertenseurs. Risque d'insuffisance rénale aigu, habituellement réversible, chez le malade à risque (sujet âgé et/ou déshydraté) par diminution de la filtration glomérulaire et exacerbation de la dégradation des fonctions rénales (inhibition des prostaglandines vasodilatatrices par les AINS). Par ailleurs, réduction de l'effet anti-hypertenseur. Hydrater le malade de manière adéquate. Surveiller la fonction rénale en début de traitement, puis régulièrement par la suite. Méthotrexate, utilisé à des doses inférieures ou égales à 20 mg/semaine Augmentation de la toxicité notamment hématologique du méthotrexate (diminution de la clairance rénale du méthotrexate par les anti-inflammatoires). Contrôle hebdomadaire de l'hémogramme durant les premières semaines de l'association. Surveillance accrue en cas d'altération (même légère) de la fonction rénale, ainsi que chez le sujet âgé. Pemetrexed (patients ayant une fonction rénale normale) Risque de majoration de la toxicité du pemetrexed (diminution de la clairance rénale par les AINS). Surveillance biologique de la fonction rénale. Ténofovir disoproxil Risque de majoration de la néphrotoxicité du ténofovir. En cas d'association, surveiller la fonction rénale. Associations à prendre en compte Acide acétylsalicylique à des doses anti-agrégantes (de 50 mg à 375 mg par jour en 1 ou plusieurs prises) Majoration du risque ulcérogène et hémorragique digestif. De plus, des données expérimentales suggèrent que l'ibuprofène peut inhiber l'effet antiagrégant plaquettaire d'une faible dose d'acide acétylsalicylique lorsqu'ils sont pris de façon concomitante. Toutefois, les limites de ces données ex vivo et les incertitudes quant à leur extrapolation en clinique, ne permettent pas d'émettre de conclusion formelle pour ce qui est de l'usage régulier de l'ibuprofène ; par ailleurs, en ce qui concerne l'ibuprofène utilisé de façon occasionnelle, la survenue d'un effet cliniquement pertinent apparat peu probable. Antiagrégants plaquettaires et inhibiteurs sélectifs de la recapture de la sérotonine (ISRS) Majoration du risque d'hémorragie gastro-intestinale (voir rubrique 4. 4). Bêta-bloquants (sauf esmolol) Réduction de l'effet antihypertenseur (inhibition des prostaglandines vasodilatatrices par les AINS). Déférasirox Majoration du risque ulcérogène et hémorragique digestif. Glucocorticoïdes (sauf hydrocortisone en traitement substitutif) Augmentation d'effet indésirable, notamment du risque d'ulcération et d'hémorragie gastro-intestinale (voir rubrique 4. 4). Héparines de bas poids moléculaire et apparentés et héparines non fractionnées (aux doses préventives) Augmentation du risque hémorragique. Pentoxyfylline Augmentation du risque hémorragique Grossesse L'inhibition de la synthèse des prostaglandines peut affecter le déroulement de la grossesse et/ou le développement de l'embryon ou du fœtus. Aspect malformatif : 1er trimestre Les données des études épidémiologiques suggèrent une augmentation du risque de fausse-couche, de malformations cardiaques et de gastroschisis, après traitement par un inhibiteur de la synthèse des prostaglandines en début de grossesse. Le risque absolu de malformation cardiovasculaire est passé de moins de 1%, à approximativement 1, 5 %. Le risque parat augmenter en fonction de la dose et de la durée du traitement. Chez l'animal, il a été montré que l'administration d'un inhibiteur de la synthèse des prostaglandines provoquait une perte pré et post-implantatoire accrue et une augmentation de la létalité embryo-foetale. De plus, une incidence supérieure de certaines malformations, y compris cardiovasculaires, a été rapportée chez des animaux ayant reçu un inhibiteur de la synthèse des prostaglandines au cours de la phase d'organogénèse de la gestation. Aspect fœtotoxique et néonatal : 2ème et 3ème trimestre Au cours des 2ème et 3ème trimestre de grossesse, tous les inhibiteurs de la synthèse des prostaglandines peuvent exposer le fœtus à : (fermeture prématurée du canal artériel et hypertension artérielle pulmonaire). La constriction du canal artériel peut survenir à partir de 5 mois révolus et peut conduire à une insuffisance cardiaque droite fœtale ou néonatale voire une mort fœtale in utero. Ce risque est d'autant plus important que la prise est proche du terme (moindre réversibilité). Cet effet existe même pour une prise ponctuelle. in utero pouvant s'observer dès 12 semaines d'aménorrhée (mise en route de la diurèse fœtale) : oligoamnios (le plus souvent réversible à l'arrêt du traitement), voire anamnios en particulier lors d'une exposition prolongée. à la naissance, une insuffisance rénale (réversible ou non) peut persister en particulier en cas d'exposition tardive et prolongée (avec un risque d'hyperkaliémie sévère retardée). En fin de grossesse, la mère et le nouveau-né peuvent présenter : un allongement du temps de saignement du fait d'une action anti-agrégante pouvant survenir même après administration de très faibles doses de médicament ; une inhibition des contractions utérines entranant un retard de terme ou un accouchement prolongé. Sauf nécessité absolue, ce médicament ne doit pas être prescrit au cours des 24 premières semaines d'aménorrhée (5 mois de grossesse révolus). Si ce médicament est administré chez une femme souhaitant être enceinte ou enceinte de moins de six mois, la dose devra être la plus faible possible et la durée du traitement la plus courte possible. Une prise prolongée est fortement déconseillée. Au-delà de 24 semaines d'aménorrhée (5 mois de grossesse révolus) : toute prise de ce médicament, même ponctuelle, est contre-indiquée. Une prise par mégarde au-delà de 24 semaines d'aménorrhée justifie une surveillance cardiaque et rénale, fœtale et/ou néonatale selon le terme d'exposition. La durée de cette surveillance sera adaptée à la demi-vie d'élimination de la molécule. Allaitement Les AINS passant dans le lait maternel, par mesure de précaution, il convient d'éviter de les administrer chez la femme qui allaite. Fertilité Comme tous les AINS, l'utilisation de ce médicament peut temporairement altérer la fertilité féminine ; il est déconseillé chez les femmes qui tentent de concevoir. Chez les femmes rencontrant des difficultés pour concevoir ou subissant des tests de fertilité, l'arrêt du traitement doit être envisagé. Des études cliniques et des données épidémiologiques suggèrent que l'utilisation de l'ibuprofène, surtout lorsqu'il est utilisé à dose élevée (2400 mg par jour) et sur une longue durée de traitement, peut être associée à une légère augmentation du risque d'évènement thrombotique artériel (par exemple, infarctus du myocarde ou accident vasculaire cérébral) (voir rubrique 4. 4). Les effets indésirables les plus fréquemment observés sont de nature gastro-intestinale. Des ulcères peptiques, perforations ou hémorragies gastro-intestinales, parfois fatales, peuvent survenir, en particulier chez le sujet âgé (voir rubrique 4. 4). Des nausées, vomissements, diarrhées, flatulences, constipation, dyspepsie, stomatite ulcérative, douleur abdominale, melna, hématémèse, exacerbation d'une recto-colite ou d'une maladie de Crohn (voir rubrique 4. 4) ont été rapportés à la suite de l'administration d'AINS. Moins fréquemment, des gastrites ont été observées. Œdème, hypertension et insuffisance cardiaque ont été rapportés en association au traitement par AINS. Effets gastro-intestinaux Ont été habituellement rapportés des troubles gastro-intestinaux à type de nausées, vomissements, gastralgies, dyspepsies, troubles du transit, ulcérations digestives avec ou sans hémorragies, hémorragies occultes ou non. Ceux-ci sont d'autant plus fréquents que la posologie utilisée est élevée et la durée de traitement prolongée. Réactions d'hypersensibilité dermatologiques : éruptions, rash, prurit, œdème, urticaire, aggravation d'urticaire chronique ; respiratoires : la survenue de crise d'asthme chez certains sujets peut être liée à une allergie à l'acide acétylsalicylique ou à un anti-inflammatoire non stéroïdien (voir rubrique 4. 3) ; générales : choc anaphylactique, œdème de Quincke. Effets cutanés Exceptionnellement survenue de graves complications infectieuses cutanées et des tissus mous au cours de la varicelle ( ). Exceptionnellement, survenue de réaction d'hypersensibilité médicamenteuse avec éosinophilie et symptômes systémiques (DRESS ou syndrome d'hypersensibilité). Très rarement des réactions bulleuses (syndrome de Stevens-Johnson, syndrome de Lyell) ont été observées. Une pustulose exanthématique aigu généralisée (PEAG) a été rapportée avec une fréquence indéterminée. Des réactions de photosensibilité ont été rapportées avec une fréquence indéterminée. Effets sur le système nerveux central L'ibuprofène peut exceptionnellement être responsable de vertiges et de céphalées. Autres quelques rares cas de troubles de la vue ont été rapportés ; oligurie, insuffisance rénale ; la découverte d'une méningite aseptique sous ibuprofène doit faire rechercher un lupus érythémateux disséminé ou une connectivite. Quelques modifications biologiques ont pu être observées hépatiques : rarement élévation des transaminases, exceptionnels cas d'hépatite ; hématologiques : agranulocytose, anémie hémolytique. Déclaration des effets indésirables suspectés La déclaration des effets indésirables suspectés après autorisation du médicament est importante. Elle permet une surveillance continue du rapport bénéfice/risque du médicament. Les professionnels de santé déclarent tout effet indésirable suspecté via le système national de déclaration : Agence nationale de sécurité du médicament et des produits de santé (ANSM) et réseau des Centres Régionaux de Pharmacovigilance - Site internet . Transfert immédiat en milieu hospitalier. Evacuation rapide du produit ingéré par lavage gastrique. Charbon activé pour diminuer l'absorption de l'ibuprofène. Traitement symptomatique. En cas d'intoxication grave, une acidose métabolique peut survenir. L'ibuprofène est un anti-inflammatoire non stéroïdien, appartenant au groupe des propioniques, dérivé de l'acide aryl carboxylique. Il possède les propriétés suivantes : propriété antalgique, propriété antipyrétique, propriété anti-inflammatoire, propriété d'inhibition de courte durée des fonctions plaquettaires. L'ensemble de ces propriétés est lié à une inhibition de la synthèse des prostaglandines. Des données expérimentales suggèrent que l'ibuprofène peut inhiber l'effet anti-agrégant plaquettaire d'une faible dose d'acide acétylsalicylique lorsqu'ils sont pris de façon concomitante. Une étude a montré une diminution de l'effet de l'acide acétylsalicylique sur la formation du thromboxane ou l'agrégation plaquettaire lorsque l'ibuprofène à la dose de 400 mg était pris dans les 8 heures qui précédaient la prise de 80 mg d'acide acétylsalicylique à libération immédiate, ou dans les 30 minutes qui suivaient. Toutefois, les limites de ces données ex vivo et les incertitudes quant à leur extrapolation en clinique, ne permettent pas d'émettre de conclusion formelle pour ce qui est de l'usage régulier de l'ibuprofène ; par ailleurs, en ce qui concerne l'ibuprofène utilisé de façon occasionnelle, la survenue d'un effet cliniquement pertinent apparat peu probable. Absorption La concentration sérique maximale est atteinte très rapidement, 90 minutes environ après administration par voie orale. Après prise unique d'une dose de 1 comprimé à 400 mg, les concentrations sériques maximales chez l'adulte sont proportionnelles à la dose (Cmax : 30, 3 4, 7 g/ml pour la dose de 400 mg). L'alimentation retarde l'absorption de l'ibuprofène. Distribution L'administration de l'ibuprofène ne donne pas lieu à des phénomènes d'accumulation. Il est lié aux protéines plasmatiques dans la proportion de 99 pour cent. Dans le liquide synovial, on retrouve l'ibuprofène avec des concentrations stables entre la deuxième et la huitième heure après la prise, la Cmax synoviale étant environ égale au tiers de la Cmax plasmatique. Après la prise de 400 mg d'ibuprofène toutes les 6 heures par des femmes qui allaitent, la quantité d'ibuprofène retrouvée dans leur lait est inférieure à 1 mg par 24 heures. Métabolisme L'ibuprofène n'a pas d'effet inducteur enzymatique. Il est métabolisé pour 90 % sous forme de métabolites inactifs. Excrétion L'élimination est essentiellement urinaire. Elle est totale en 24 heures, à raison de 10 % sous forme inchangée et de 90 % sous forme de métabolites inactifs, essentiellement glucuroconjugués. La demi-vie d'élimination est de 2 heures environ. Les paramètres cinétiques de l'ibuprofène sont peu modifiés chez le sujet âgé, chez l'insuffisant rénal et chez l'insuffisant hépatique. Les perturbations observées ne justifient pas une modification de la posologie. L'ibuprofène inhibe l'ovulation chez le lapin et entrane des troubles de l'implantation dans différentes espèces animales (lapin, rat, souris). Des études chez le rat et le lapin ont montré que l'ibuprofène traverse le placenta. Suite à l'administration chez le rat de doses toxiques pour la mère, une augmentation de l'incidence de malformations (communication interventriculaire) a été constatée pour leur progéniture 5 ans. Toutes les présentations peuvent ne pas être commercialisées. CENTRAL PARK 9-15 RUE MAURICE MALLET 92130 ISSY-LES-MOULINEAUX 34009 301 820 8 6 : 12 comprimés sous plaquettes (PVC/Aluminium) 34009 301 820 9 3 : 14 comprimés sous plaquettes (PVC/Aluminium) 34009 301 821 0 9 : 15 comprimés sous plaquettes (PVC/Aluminium) Sans objet. Médicament non soumis à prescription médicale. | BDPM | Medicinal |
Utilisation du Maalox en pediatrie. Traitement curatif et preventif du reflux gastro-oesophagien | WMT16 | Scientific |
L'art et la manière d'être empathique : la posture thérapeutique du psychomotricien, une empathie psychocorporelle Leora Simonet To cite this version : Leora Simonet. L'art et la manière d'être empathique : la posture thérapeutique du psychomotricien, une empathie psychocorporelle. Médecine humaine et pathologie. 2020. dumas-02944313 HAL Id : dumas-02944313 Submitted on 21 Sep 2020 HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers. L'archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d'enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés. IFP de la Pitié-Salpêtrière Faculté de Médecine Sorbonne Université 91, Bd de l'Hôpital 75013 Paris L'art et la manière d'être empathique : la posture thérapeutique du psychomotricien, une empathie psychocorporelle Mémoire présenté pour le DE de psychomotricien Session de juin 2020 Référents de mémoire : Françoise GIROMINI Christina OLIVEIRA Leora SIMONET IFP de la Pitié-Salpêtrière Faculté de Médecine Sorbonne Université 91, Bd de l'Hôpital 75013 Paris L'art et la manière d'être empathique : la posture thérapeutique du psychomotricien, une empathie psychocorporelle Mémoire présenté pour le DE de psychomotricien Session de juin 2020 Référents de mémoire : Françoise GIROMINI Christina OLIVEIRA Leora SIMONET Remerciements Je remercie sincèrement, Françoise Giromini pour sa confiance et nos entrevues si enrichissantes qu'elles m'ont permis de clarifier et d'étayer ma pensée tout au long de l'élaboration de ce mémoire. Christina Oliveira pour son professionnalisme source d'inspiration, sa disponibilité, ses conseils avisés et son accueil bienveillant et instructif en stage. Julie Bechnainou pour ses nombreux encouragements et la liberté formatrice et valorisante qu'elle m'a accordée dans la découverte de la pratique libérale. Tous les patients que j'ai eu la chance de rencontrer au cours de mes études, dont Monsieur K. , et leurs proches, qui ont volontiers participé à mon apprentissage. L'équipe pédagogique de l'IFP Paris pour leurs apports professionnels et personnels au travers de la transmission de leur savoir, savoir-faire et savoir-être. Catherine, ma maman, pour ses multiples relectures, son soutien sans faille, sa patience et la force qu'elle me donne dans tout ce que j'entreprends. Noémie, mon amie la plus chère et modèle de courage, pour ce que nous partageons depuis plus de dix ans. Angèle pour nos rires, nos pleurs, nos doutes et nos certitudes qui ont rythmé ces trois années d'études, et Tiphaine pour son humour et son amitié véritable. Enfin, je remercie ma famille, Jordan et mes amis proches de croire en moi et de m'entourer quoi qu'il arrive. Il faut toujours viser la lune, car même en cas d'échec, on atterrit dans les étoiles. Oscar Wilde Sommaire AVANT-PROPOS INTRODUCTION 1 L'EMPATHIE : ETUDE TRANSDISCIPLINAIRE D'UNE FONCTION COGNITIVE COMPLEXE 1. 1 L'histoire d'un concept 1. 1. 1 La sympathie, précurseur de l'empathie 1. 1. 2 L'Einfhlung au cœur du jugement esthétique 1. 1. 3 L'Einfhlung transposée à la relation intersubjective 1. 1. 4 L'ascension et la différenciation de l'empathie 1. 2 La théorie de la simulation mentale en psychologie cognitive 10 12 12 12 14 19 22 24 1. 2. 1 La théorie de l'esprit : déduction consciente ou simulation inconsciente 26 1. 2. 2 La résonance motrice 1. 2. 2. 1 Les représentations motrices partagées 1. 2. 2. 2 Les représentations émotionnelles partagées 1. 2. 3 La distinction entre soi et autrui 29 31 34 39 1. 3 Une analyse neurophysiologique de l'adoption de la perspective subjective d'autrui 1. 3. 1 La spatialisation de l'empathie 1. 3. 2 Le changement de point de vue 1. 3. 3 Esquisse d'une théorie de l'empathie 43 44 46 50 2 L'EMPATHIE, DE LA COMPREHENSION DE L'EMOTION D'AUTRUI A UNE POSTURE PSYCHOCORPORELLE 2. 1 Le développement de l'empathie et ses degrés 2. 1. 1 Les prérequis de l'empathie chez l'enfant 2. 1. 1. 1 Les interactions précoces ou les jalons de l'empathie 2. 1. 1. 2 La reconnaissance d'autrui comme un semblable 2. 1. 1. 3 L'imitation et les représentations partagées 2. 1. 1. 4 L'émergence d'un soi différencié 2. 1. 1. 5 La perception de l'espace 2. 1. 1. 6 L'acquisition de la théorie de l'esprit 2. 1. 2 Les degrés de compréhension 53 53 53 54 57 58 59 61 63 65 2. 1. 2. 1 Une compréhension de l'émotion qui s'affine au fil du développement de l'enfant 2. 1. 2. 2 Du point de vue de la psychomotricité 2. 2 La posture thérapeutique du psychomotricien : une empathie psychocorporelle 66 71 76 2. 2. 1 L'empathie psychocorporelle comme outil thérapeutique de la thérapie psychomotrice ? 77 2. 2. 1. 1 Le rôle de la posture empathique dans la relation thérapeutique 79 2. 2. 1. 2 La communication non-verbale ou l'expression de la posture empathique 2. 2. 1. 3 Pouvons-nous parler d'outil thérapeutique ? 2. 2. 2 Réflexion sur l'empathie psychocorporelle du psychomotricien CONCLUSION 85 92 98 103 BIBLIOGRAPHIE ANNEXES ANNEXE I : La roue des émotions de Robert Plutchik ANNEXE II : Photographies du Jeu des Emotions en fabrication ANNEXE III : Expérience de Sally et Anne ANNEXE IV : Voie haute et voie basse vers le système limbique ANNEXE V : Schéma des trajectoires dorsale et ventrale du traitement cérébral visuel ANNEXE VI : Représentations latérale et médiane du cerveau humain ANNEXE VII : Représentation du cerveau du singe ANNEXE VIII : Représentation du modèle efférent ANNEXE IX : Schéma représentant la place de l'empathie psychocorporelle du psychomotricien au sein de la thérapie psychomotrice 105 I I II III IV V VI VII VIII IX Avant-propos Le jeudi 30 avril 2020, 19 heures Aujourd'hui je sais. C'est l'empathie psychocorporelle, que je crois être celle du psychomotricien, que j'ai senti se développer en moi pendant ces trois années d'études. Mon écoute, mon regard, ma compréhension du monde ont changé. Mon point de vue intègre peu à peu celui des autres. Maintenant, je sais. C'est cette posture bienveillante que j'adopterai et continuerai d'enrichir auprès des patients que je rencontrerai, si mon aspiration à devenir psychomotricienne se concrétise. La lecture, la compréhension et l'inspiration de différents ouvrages, auteurs et théories, des questionnements successifs, et l'écriture de quatre-vingt-quatorze pages nous séparent de cet aboutissement. Pour ne négliger aucune étape, revenons quelques mois en arrière Le jeudi 10 octobre 2019, 19 heures Aujourd'hui, un évènement s'est produit au sein du Centre Médico- Psychologique (CMP) dans lequel j'effectue mon stage auprès d'une psychomotricienne. En fin de séance avec un patient, nous entendons une dame hurler dans une pièce adjacente. Ma matre de stage, sans savoir ce qu'il se passe, s'éclipse alors de la salle dans le but d'apporter son aide. Plus tard, elle m'explique qu'il s'agissait d'une patiente à qui un psychiatre annonçait son hospitalisation d'office alors qu'elle pensait venir pour un entretien habituel. Face à sa réaction, les professionnels infirmiers ont décidé de procéder à une contention au sol. Selon la psychomotricienne, arrivée après, elle hurlait, un bras sur le visage, de ne pouvoir respirer. Une fois la pression relâchée, elle s'est calmée. Suite à cet incident, une réunion d'urgence a été organisée. Au cours de la discussion, la psychomotricienne a supposé qu'à la place de la patiente, elle aurait interprété cette démarche comme un piège qu'on lui aurait tendu. Un professionnel a alors répondu : On ne se met pas à la place d'une paranoïaque. Se mettre à la place d'autrui pour comprendre ce qu'il est entrain de vivre, n'est-ce pas avoir de l'empathie ? Et l'empathie n'est- elle pas une disposition essentielle à tout professionnel de santé ? Introduction Nous vivons et évoluons au sein d'un monde dans lequel coexistent des comportements sociaux très paradoxaux, oscillant entre manifestations égoïstes et altruistes. Le discours ambiant dénonce une individualisation progressive des mentalités dans nos sociétés, cherchant sans relâche un responsable. Or, en témoignent les Sciences Humaines et Sociales, toute civilisation résulte d'une myriade de phénomènes mouvants, imbriqués dans des liens de causalités, et auxquels les actes de chacun contribuent. Dans ce contexte, l'empathie, tel un garde-fou contre l'égocentrisme, apparat souvent comme le paroxysme de la bienveillance. Le terme est utilisé continûment et de façon inconsidérée dans les sphères privées et publiques. Tantôt leçon de morale : Mettez-vous à leur place ! , tantôt conseil : Si j'étais à votre place , ou encore témoignage de gentillesse : Je me mets à votre place , l'usage du concept dans le langage populaire figure toujours une valeur éthique, une qualité honorable dans la relation à autrui. En ce sens, il est régulièrement confondu avec celui de sympathie. Mais qu'est-ce véritablement que l'empathie ? Fonction cognitive donnant accès à la compréhension d'autrui, de ses émotions, intentions, motivations, par l'adoption de son point de vue, l'empathie intéresse tous les domaines d'études portant sur l'être humain en interaction. Notre propos se rapporte au cas particulier de la relation thérapeutique en psychomotricité. Comme tout acteur de santé, le professionnalisme du psychomotricien atteste d'une volonté d'aider les autres par la mise en place d'une thérapie. Selon la psychomotricienne Catherine Potel (2015), la spécificité de la prise 10 en soin en psychomotricité repose sur l'intérêt porté, avant tout, au patient en tant que sujet riche de sa singularité et de sa complexité. Tout au long de la thérapie, le psychomotricien s'implique donc corporellement dans un partage d'expérience avec le patient. Il adopte une posture bienveillante que nous nous proposons de nommer empathie psychocorporelle, permettant au patient de se sentir écouté, compris et d'adhérer au dispositif de soin. L'empathie est à la fois un concept, une fonction cognitive et, ici, une véritable manière d'être en relation. Quels sont les fondements historiques et neurophysiologiques de ce concept, et comment cette fonction se développe-t-elle chez l'homme ? Comment la posture du psychomotricien peut-elle être conçue comme un outil thérapeutique de la thérapie psychomotrice ? En somme, quelle est la spécificité de l'empathie du psychomotricien, en tant que posture psychocorporelle ? Nous offrirons d'abord une approche, bien que non exhaustive, de la transdisciplinarité de l'étude de l'empathie, de ses origines aux recherches actuelles, et ce, grâce aux travaux de plusieurs auteurs émérites. Puis, nous aborderons son développement chez l'homme pour enfin éclaircir le concept d'empathie psychocorporelle et son rôle primordial dans la thérapie psychomotrice. 11 1 L'empathie : étude transdisciplinaire d'une fonction cognitive complexe Depuis les prémices du concept, il y a presque trois siècles, l'empathie inspire les sciences d'horizons très divers. De la philosophie aux neurosciences, en passant par la psychologie cognitive, sociale, développementale, la psychanalyse, l'éthologie Cette fonction cognitive complexe ne met pas tout le monde d'accord. Toutefois, les progrès des techniques d'investigations scientifiques donnent lieu à un approfondissement progressif de la connaissance du cerveau, de son anatomie et de ses fonctionnements, dont celui de l'empathie. Nous commencerons donc par dépeindre l'histoire du concept en philosophie et sa transposition en psychologie. Ensuite, nous exposerons les composantes du processus empathique, les mécanismes cérébraux qui sous-tendent cette compréhension d'autrui et les substrats neuro- anatomiques impliqués. 1. 1 L'histoire d'un concept 1. 1. 1 La sympathie, précurseur de l'empathie Notre étude de l'histoire de l'empathie, inspirée, entre autres, de l'ouvrage éponyme du psychiatre et psychanalyste Jacques Hochmann (2012), débute au milieu du XVIIIème siècle. Le terme utilisé à l'époque était celui de sympathie. Dérivé du grec sun pathein (souffrir avec), il concernait pendant longtemps des phénomènes 12 uniquement somatiques. Depuis la médecine antique, il servait à désigner la transmission d'une maladie entre deux organes, sans qu'elle ne puisse être expliquée par une quelconque propriété organique objectivable. Appliqué aux relations humaines, il commence alors à signifier le fait de ressentir la souffrance d'autrui. Le philosophe écossais David Hume, définit, en 1739, la sympathie comme un processus pendant lequel notre esprit passe aisément de l'idée de nous-même à celle d'un objet quelconque relié à nous (cité par Hochmann, 2012, p. 24). Il fait principalement référence aux êtres humains à qui, selon lui, nous pouvons attribuer par analogie et association d'idées, une souffrance et ses causes. Dans sa lignée, Adam Smith élargit le pouvoir de sympathie, non plus seulement à la souffrance, mais à tous les affects possiblement éprouvés par l'homme. Il est le premier d'une longue série à placer l'imagination à la base de ce phénomène : Comme nous n'avons aucune expérience de ce que les autres hommes ressentent, écrit-il, nous ne pouvons nous faire une idée de la manière dont ils sont affectés, sinon en concevant ce que nous ressentirions nous-même dans une pareille situation. (Smith cité par Jorland, 2004, p. 44). A. Smith donne un exemple, repris plus tard par d'autres auteurs : le spectateur regardant un funambule, en s'identifiant à lui, en simule subrepticement les mouvements. Les sensations qu'il éprouve en s'imaginant dans la situation en question, proviennent de ses propres perceptions et, bien qu'elles ne puissent être exactement les mêmes que celles d'autrui, lui donnent une idée de ce qu'il peut ressentir. Les sentiments reconnus par sympathie sont indéniablement de plus faible intensité chez le sympathisant que chez le sujet éprouvant. Cet écart exercerait une sorte de rétrocontrôle sur ses affects initiaux : réfléchis en lui par la sympathie 13 d'autrui, il en ajuste l'expression en fonction de ce que ce dernier, par sympathie réciproque, lui semble capable de ressentir. Le sympathisant, par sa réaction, atteste une adéquation entre les affects du sujet éprouvant et leurs causes. A. Smith place cette validation sympathique à l'origine du jugement moral qui permet la cohésion de la vie en société. En effet, les comportements humains seraient dirigés par la recherche naturelle de l'approbation des autres car cette dernière étayerait l'amour-propre de chacun. À chaque instant donc, le sujet perçoit ce que l'autre est capable de comprendre de ses affects par sympathie et, pour recevoir son approbation, les régule. Au fil des interactions va se constituer chez lui ce qu'Adam Smith appelle the man within , un homme intérieur , dont le regard objectif est digne de juger ses propres actes et permet ensuite de prendre de la distance avec le jugement des autres. Enfin, il fait le lien avec ce que peut ressentir le spectateur au théâtre qui, en sympathisant avec le comédien, peut alors mieux entrer dans l'intrigue. Le philosophe ouvre donc la voie à une étude multidisciplinaire (psychologique, morale et esthétique) de ce qu'il appelle la sympathie mais qui n'a plus le même sens désormais. Bien qu'il ne soit pas à l'origine du terme, sa pensée amorce plutôt le concept actuel d'empathie (Jorland, 2004 ; Hochmann, 2012). 1. 1. 2 L'Einfhlung au cœur du jugement esthétique À cette période de l'histoire, la philosophie occidentale se détourne d'une vision du monde solipsiste qui définit le moi comme seule réalité, basée sur le cogito de Descartes : Je pense donc je suis. Elle oriente sa réflexion sur la connaissance 14 de l'autre et de ses états mentaux. Emmanuel Kant, en 1790, tente d'élaborer les fondements du sens commun dans la Critique de la faculté de juger (Kritik der Urteilskraft). Il reprend parmi eux le concept smithien de sympathie. Après le précepte de penser par soi-même , et avant celui de la cohérence de la pensée , le philosophe allemand énonce la maxime penser du point de vue de n'importe qui d'autre . Elle sous-entend la capacité d'étendre sa pensée à une perspective universelle et n'est possible qu'en se mettant, par sympathie, à la place des autres. Il nomme cette maxime mode étendu de la pensée et la place à la base du jugement, dont le jugement esthétique (Kant cité par Jorland & Thirioux, 2008, p. 269-270). La sympathie va alors devenir l'objet d'étude de l'esthétique allemande pendant plus d'un siècle et permettre, sinon le terme, la conceptualisation de l'empathie. Entre la fin du XVIIIème et le XIXème siècle, cette discipline philosophique oppose deux courants de pensée : le formalisme et le symbolisme, eux-mêmes soumis à des idées divergentes. E. Kant a une vision formaliste du jugement esthétique (Hochmann, 2012). Selon lui, il ne met en jeu que le registre affectif de plaisir et déplaisir chez le sujet considérant un objet. Ce dernier fait résonner en lui un sentiment agréable ou désagréable, sans intellectualisation. Le philosophe considère que c'est la concordance des contours de l'objet et des formes qui l'assemblent qui le rend beau ou laid. Malgré la subjectivité des éprouvés, ce jugement esthétique est influencé par la poursuite d'une supposée validité commune . Elle constitue une approbation, comme évoqué plus haut, du jugement esthétique du sujet. Le physiologiste et philosophe symboliste Friedrich Theodor Vischer estime au contraire que l'objet est plaisant ou déplaisant en fonction des émotions que le sujet reconnat symboliquement dans sa forme. L'architecture est 15 l'art symbolique par excellence car elle met du mouvement dans la pierre (Hochmann, 2012, p. 37). Il croit que l'homme, par l'imagination, se représente dans tout objet une qualité émotionnelle, essentielle à l'appréciation du beau. Finalement, il y aurait une correspondance sympathique entre ses émotions et la forme de l'objet. F. T. Vischer suppose une origine neurologique à ce phénomène : la perception de la forme de l'objet établirait une liaison nerveuse avec un état émotionnel chez tout un chacun et pourrait alors expliquer la validité commune formulée par Kant (Hochmann, 2012). C'est en 1872 que le fils de F. T. Vischer, Robert Vischer, érige l'Einfhlung dans sa thèse de doctorat Sur le sentiment optique de forme (ber das optische Formgefhl) (Caliandro, 2004 ; Jorland & Thirioux, 2008). Sa traduction anglaise est empathy, et créera, plus tard, en français le terme d'empathie. Le mot allemand est composé du radical -fhl, qui désigne le sentiment éprouvé au contact des choses ou des êtres, et du préfixe ein-, qui a plusieurs sens mais signifie ici un mouvement de l'extérieur vers l'intérieur. R. Vischer élabore le concept d'empathie pour étoffer et comprendre la théorie symboliste de son père. Gérard Jorland, directeur de recherche au Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) et directeur d'études à l'Ecole des Hautes Etudes en Sciences Sociales (EHESS), et Bérangère Thirioux, chercheuse en neurosciences au Collège de France, formulent le problème très clairement : Si le plaisir esthétique ne se réduit pas à la contemplation de formes pures, si les formes esthétiques doivent avoir un contenu qui nous émeuve, d'o vient ce contenu ? (2008, p. 271). Il s'agit donc d'identifier la nature des relations entre l'objet et l'observateur, et d'expliquer comment, dans le jugement esthétique subjectif, un contenu psychique et émotionnel est-il attribué à la forme. Selon la pensée de F. T. Vischer : l'impression des formes de l'objet sur les sens du 16 sujet, c'est-à-dire l'excitation de ses terminaisons nerveuses sensitives par un stimulus, donne lieu à une sensation. Celle-ci suscite chez lui une représentation associée neurologiquement à un sentiment. C'est cette correspondance qui permet au sujet de projeter sur la forme de l'objet qu'il contemple, un contenu émotionnel. Mais quelles sont les mécanismes qui unissent la forme de l'objet, la sensation ressentie par le sujet et le complexe sentiment-représentation qu'elles engendrent ? Pour répondre à ces interrogations, R. Vischer pose les bases d'une théorie physiologique de l'Einfhlung. La sensation, en envoyant des informations nerveuses au système limbique (région du cerveau considérée comme le siège des émotions), entre en résonance avec le psychisme du sujet de façon harmonique ou dysharmonique et provoque alors un sentiment de plaisir ou de déplaisir à la vue de l'objet. En effet, l'excitation nerveuse, liée à la vision et au suivi des contours de l'objet par le globe oculaire, produit, chez le sujet, le ressenti de mouvements internes qui peuvent être familiers et confortables ou bien étrangers et incommodants. De plus, toutes les sensations sont chargées de représentations. Le philosophe en formule deux sortes : la représentation de soi et la représentation d'objet. La sensation est agréable ou désagréable selon si la résonnance entre la stimulation kinesthésique procurée par l'excitation sensorielle et la représentation mentale induite est harmonieuse ou non. Pour qu'elle le soit, le sujet doit percevoir un rapport analogique entre l'objet et lui. Cette correspondance est soumise aux caractères régulier, symétrique et proportionnel de la forme de chacun. En outre, les différents organes sensoriels recevant les sensations entretiennent des liens étroits dans le phénomène empathique. Une excitation visuelle, comme nous l'étudions ici, peut entraner des sensations dans une autre partie du corps voire dans le corps tout entier. R. Vischer donne l'exemple de la sensation d'écrasement 17 que nous pouvons ressentir en entrant dans une pièce au plafond bas. Ce phénomène est celui de la synesthésie, vécu individuel dans lequel une perception issue d'un organe sensoriel est souvent doublée d'une sensation provenant d'un autre organe sensoriel en l'absence de sa stimulation. La mise en commun des sensations dans le processus empathique permet un sentiment d'unité de soi que R. Vischer nomme la sensation vitale et qui permet au sujet de chercher une correspondance entre sa forme globale et celle de l'objet (Caliandro, 2004 ; Jorland & Thirioux, 2008). Quelle est la nature de cette résonance harmonique ou dysharmonique entre l'objet et le psychisme du sujet ? C'est le sentiment d'humanité en chaque homme, comme l'homme intérieur d'A. Smith, qui permet à l'individu d'attribuer des sentiments à tout ce à quoi il accorde un caractère humain. Cette idée est illustrée par G. Jorland et B. Thirioux : Ce que la sensation doit faire vibrer à l'unisson pour produire un sentiment, c'est donc notre fibre spécifique, notre humanité. (2008, p. 274). La conception de l'humanité d'autrui est donc aisée. En ce qui concerne les objets, ils exercent une vibration interne chez le sujet à la condition qu'ils symbolisent des sentiments connus par celui-ci. Cet anthropomorphisme est inhérent à la perception humaine. C'est ainsi qu'une sculpture peut nous sembler triste, morose ou au contraire joviale, allègre. Mais ce n'est pas ses propres sentiments que le sujet projette sur l'objet, c'est à l'inverse l'objet qui manifeste en lui ce qu'il pourrait ressentir s'il était vivant et donc doué de sentiments. Pour R. Vischer, l'imitation interne est alors la condition de l'empathie. Toutefois, elle n'est pas l'expression reproductive de ce que le sujet perçoit. Il s'agirait plutôt d'une capacité mimétique intérieure, permise par l'imagination. Cette dernière mettrait en résonance inconsciente le sujet avec 18 l'objet. Elle initierait alors entre eux une relation empathique, dévoilant au premier le contenu interne du second. La contemplation empathique est, comme nous l'avons vu, une imitation interne. Cette imitation inconsciente se constitue d'un ensemble de mouvements. Quand quelque chose dans un paysage charme nos sens, notre humeur ou notre affectivité, cela doit venir de ce que ses formes, ses couleurs, sa lumière incitent notre homme intérieur à effectuer des mouvements réactifs en sympathie, par lesquels notre corps de chair a coutume d'exprimer dans la vie réelle les états d'âme comme les agitations de l'âme. (Vischer cité par Jorland & Thirioux, 2008, p. 278). Pour R. Vischer donc, le jugement esthétique provient de la relation empathique du sujet avec les objets et les phénomènes par un processus inconscient d'imitation interne. Il a ainsi ouvert la voie à la transposition du concept d'empathie de l'esthétique à la psychologie (Caliandro, 2004 ; Jorland & Thirioux, 2008). 1. 1. 3 L'Einfhlung transposée à la relation intersubjective Le philosophe et psychologue allemand Théodor Lipps s'est saisi, en 1903, du concept d'Einfhlung. Selon lui, toutes les formes de l'environnement, animées ou inanimées, peuvent impulser inconsciemment et automatiquement chez l'homme des sensations motrices qu'il perçoit alors dans ces formes. Il étend cette théorie à la psychologie de l'intersubjectivité. Il différencie quatre types d'empathie : l'anthropomorphisme immanent à la nature humaine, ou empathie aperceptive générale ; sa concrétisation devant une forme précise, ou empathie empirique ; l'aptitude à exprimer un état mental conforme aux propriétés de la 19 forme, ou empathie d'état d'âme (Lipps cité par Caliandro, 2004, p. 799). Seule la quatrième nous intéresse ici. Il s'agit de l'empathie comme un mécanisme de compréhension des émotions d'autrui dans la relation, et dont l'imitation interne introduite par R. Vischer est la clé. Il reprend alors l'image du funambule d'A. Smith : le spectateur en imite furtivement les mouvements d'équilibre et de déséquilibre. Il se transpose en lui sensiblement et spatialement mais reste pour autant individualisé dans sa forme et dans ses propres mouvements. Il vit l'action de l'acrobate tout en ayant conscience de sa place de spectateur. T. Lipps fait alors de l'empathie un troisième mode de connaissance , après les capacités de perception et d'introspection (Jorland, 2004). G. Jorland, dans L'Empathie (2004), propose une analyse en trois parties du modèle de Lipps et de la pensée de ses successeurs dans les domaines de l'art, de la psychologie, de la psychanalyse et de la philosophie. La première composante du modèle concerne la conscience de l'émotion d'autrui. T. Lipps réfute l'idée selon laquelle l'homme conclut cet état mental par analogie, après perception de ses expressions verbales et corporelles puis comparaison avec soi par introspection. La simple perception d'une émotion le renvoie uniquement à ses propres émotions mais pas à la compréhension de celles d'autrui. L'introspection, quant à elle, permet un retour sur ses propres états mentaux. Or, l'empathie est un mécanisme de connaissance de l'autre, totalement différent de soi. Elle permet l'intelligibilité de ses émotions et non pas leur partage. T. Lipps accorde plutôt à l'homme un instinct d'imitation qui lui permet de reproduire intérieurement les mimiques, postures et gestes qu'il perçoit chez l'autre. Ainsi, il ressent l'émotion qui leur est associée par réactivation d'une émotion déjà ressentie et s'apparentant à celle d'autrui. De plus, cette faculté immédiate, inconsciente et involontaire lui permet d'atteindre le 20 psychisme de l'autre et donc de le considérer comme différent de lui. C'est la sensation du geste non réalisé qui lui fait éprouver l'émotion et non pas la sensation de l'émotion qui lui fait exécuter le geste. Le sujet a alors conscience que ce ne sont pas ses affects qu'il ressent mais bien ceux d'autrui. Selon la deuxième composante du modèle, l'empathie permet également d'approcher les intentions d'autrui. Prenons une nouvelle fois l'illustration du funambule. L'objectif n'est pas de connatre ses émotions car s'il y prêtait lui-même attention, il ne déambulerait pas au-dessus du vide. De même, si le spectateur les éprouvait réellement, il ne pourrait sans doute pas regarder le spectacle. Les mouvements reproduits intérieurement amènent alors à une anticipation des actions de l'acrobate. La troisième et dernière composante du modèle reprend le phénomène de résonance de R. Vischer et le transpose à tout ce qui existe : une relation empathique rendue possible entre le psychisme du sujet et un objet inanimé ou animé, humain ou non (Jorland, 2004). La théorie de l'empathie de T. Lipps est celle que nous avons choisi d'exploiter dans cet écrit. Cependant, il faut savoir qu'elle ne fait pas l'unanimité. Un débat est né, et persiste encore à propos du concept de théorie de l'esprit que nous aborderons ensuite, entre défenseurs du mécanisme d'imitation interne, automatique et immédiat, et tenants du raisonnement analogique. Selon eux, le sujet met en lien la mimique qu'il perçoit de l'autre et une émotion par correspondance avec son propre vécu physique et psychique. 21 1. 1. 4 L'ascension et la différenciation de l'empathie Bien qu'il ait explicité le concept d'Einfhlung en esthétique et l'ait élargi à la psychologie, T. Lipps a utilisé alternativement les termes de sympathie et d'empathie. C'est le psychologue anglais Edward Titchener qui traduit, en 1909, Einfhlung par empathy. Il réfute la théorie analogique et reprend la théorie de l'imitation interne de T. Lipps. Il s'inspire donc à la fois du mot grec empatheia qui signifie sentir intérieurement , et du terme sympathie (Eisenberg & Strayer, 1990). Tout au long de cet historique, et toujours dans le langage populaire actuel, la séparation entre les deux termes n'est pas clairement établie. Pourtant désormais, leurs sens sont bien distincts. G. Jorland (2006) admet la difficulté de différenciation entre les concepts d'empathie et de sympathie dans la mesure o tous deux se réfèrent à l'expression des émotions et à leur reconnaissance par ou chez autrui. Toutefois, il les différencie très clairement. Selon lui, la sympathie se rapporte au fait d'éprouver les émotions d'autrui. L'empathie, quant à elle, implique de se mettre à sa place sans obligatoirement éprouver ses émotions. Elle peut ne concerner que ses intentions et permet alors d'anticiper l'action. La première serait alors un processus ascendant : le sujet ressent les émotions d'autrui avant de les comprendre. Au contraire, la seconde serait un processus descendant : le sujet adopte la perspective subjective d'autrui, ce qu'il pense ou perçoit de son point de vue, et alors, éprouve, ou non, les mêmes émotions que lui. Par ailleurs, l'auteur définit la notion de compassion, dérivée du mot grec sympátheia, comme une action conduite vers autrui et pouvant être induite par la sympathie comme par l'empathie. G. Jorland (2006) l'associe à l'hypothèse empathie-altruisme postulée par le 22 psychologue social américain, Daniel Batson. Le matre de recherches au Fonds belge de la Recherche Scientifique (FRS-FNRS) et professeur de psychologie, Olivier Luminet, et son équipe, définissent l'altruisme comme un état motivationnel volontaire dont le but en soi est d'augmenter le bien-être d'autrui. (2013, p. 246). D. Batson a mis au point une série d'expériences dans le début des années 1990 : deux groupes d'observateurs ont été placés devant un individu en situation de détresse. Ils pouvaient lui venir en aide ou, en cas de refus, choisir de se dérober facilement pour un groupe, difficilement pour l'autre. L'une de ces expériences concernait un individu recevant des électrochocs. Le choix du premier groupe était de prendre la place du sujet ou de s'en aller (dérobade facile). Pour le second, les propositions étaient de prendre sa place ou de rester le regarder souffrir (dérobade difficile). Ceux qui ressentent une détresse en retour et éprouvent donc de la sympathie pour l'individu, ont aidé le sujet lorsqu'il était difficile de se dérober mais pas dans le cas contraire. Les observateurs empathiques ont secouru le sujet dans les deux cas. La sympathie et l'empathie entranent donc, dans cette situation, respectivement un comportement égoïste et altruiste (Jorland, 2004). L'individu empathique et altruiste porte secours à une personne même si cela doit lui porter préjudice. L'empathie aurait donc une place majeure dans le jugement moral. Par conséquent, G. Jorland (2006) caractérise la sympathie comme une relation affective de partage émotionnel, et l'empathie comme une relation cognitive de compréhension d'autrui, permettant d'élargir son point de vue en prenant en compte celui des autres. Enfin, il associe la compassion à une relation agentive, c'est-à-dire l'acte volontairement adressé à autrui. 23 Après avoir retracé l'histoire de l'empathie de la philosophie esthétique à la psychologie sociale et contrasté sa définition avec celles des notions qui lui sont souvent assimilées, nous allons mettre en avant les recherches actuelles en psychologie cognitive et en neurosciences pour en connatre les fonctionnements et supports cérébraux. Nous pourrons alors constater que ces premières théories philosophiques se trouvent désormais confirmée par les découvertes neuroscientifiques. 1. 2 La théorie de la simulation mentale en psychologie cognitive Selon le professeur de neurosciences sociales, Jean Decety (2004), l'empathie prend forme en une réponse affective engendrée par la perception et la compréhension de l'état émotionnel d'autrui, avec ou sans partage de celui-ci. Elle repose sur la capacité mentale d'adopter son point de vue et implique nécessairement la distinction nette entre soi et lui. Il est important, pour notre propos, de spécifier le sens des termes d'émotion, d'affect et de sentiment. O. Luminet & al (2013) définissent les émotions de la façon suivante : réponses extrêmement rapides de l'organisme suite à certaines circonstances inhabituelles de l'environnement qui se caractérisent par un ensemble de réponses physiologiques, comportementales expressives et cognitives expérientielles concomitantes. (Luminet & al, 2013, p. 252). Les affects et les sentiments, quant à eux, correspondent uniquement aux réactions cognitives expérientielles. Par conséquent, ils se réfèrent tous trois à des états mentaux. J. Decety (2004) avance la théorie selon laquelle l'empathie procède d'une simulation mentale de la subjectivité 24 d'autrui. Cette faculté est permise par l'aptitude innée de l'individu à considérer les autres êtres humains comme des semblables. Elle met en jeu deux éléments, que T. Lipps pressentait déjà : une résonance motrice automatique, involontaire et inconsciente ainsi que la distinction entre ses propres actions et celles d'autrui pour pouvoir adopter sa perspective subjective tout en gardant une distance avec ses éprouvés. Pour illustrer cliniquement les mécanismes que je vais présenter dans cette partie, je vais m'appuyer sur des faits observés en stage. J'effectue un stage d'initiation thérapeutique dans un service de psychiatrie adulte, en Hôpital De Jour (HDJ) et en Centre Médico-Psychologique (CMP). Je mène, à l'HDJ, un groupe composé de cinq patients. Je suis assistée par la psychomotricienne et une infirmière. J'y ai repris l'atelier d'expression théâtrale organisé par ma matre de stage et j'ai proposé, en parallèle, un travail autour de l'expression des émotions. J'ai donc créé un jeu de société, nommé Jeu des Emotions basé sur la roue des émotions de Robert Plutchik1. Elle répertorie 8 émotions primaires : la joie, la confiance, la peur, la surprise, la tristesse, le dégoût, la colère et l'excitation, ainsi que leurs nuances de plus ou moins grande intensité. Il ajoute des émotions secondaires qui seraient chacune le mélange de deux émotions primaires (la peur et la surprise forment la crainte par exemple). J'ai décomposé l'expression des émotions selon plusieurs modalités : la posture, la mimique, la prosodie de la voix et la parole. Elles sont répertoriées sur les faces d'un dé : P pour Posture, M pour Mimique, V pour Voix, D pour Discours. J'y ai également inscrit T pour Tout lorsque 1 cf. infra Annexe I, p. I 25 la personne doit utiliser toutes les modalités en même temps, et E pour Ensemble lorsque chacun va jouer la même émotion à sa façon. Par ailleurs, j'ai disposé la roue des émotions au milieu du plateau de jeu et installé une flèche au centre de celle-ci2. Ensuite, j'ai dessiné des emplacements de cartes à la pointe de chaque feuille de la rosace. Sur ces emplacements sont posées trois cartes de la couleur de la feuille : l'une indique l'émotion primaire, et les deux autres, ses nuances. Un dernier emplacement, dans un coin du plateau, est destiné aux huit émotions secondaires. Le jeu se déroule ainsi : un joueur fait tourner la flèche et attend qu'elle s'arrête sur une feuille de la rosace ou entre deux, il pioche une carte dans le paquet correspondant à la couleur. Ensuite, il lance le dé qui lui indique la façon dont il va devoir jouer l'émotion inscrite. L'espace scénique de la salle est délimité par une corde devant la table autour de laquelle nous sommes installés tous ensemble. Le but du jeu est, pour les spectateurs, de deviner de quelle émotion il s'agit. 1. 2. 1 La théorie de l'esprit : déduction consciente ou simulation inconsciente D'après J. Decety, la théorie de l'esprit (Theory of mind ou TOM) est la capacité d'attribuer à soi-même et aux autres des états mentaux comme des désirs, des croyances, des sentiments ou des intentions (2004, p. 83). Née des recherches de Premack et Woodruf dans le domaine de l'éthologie en 1978, elle a donné lieu à de nombreuses expériences en psychologie sociale. Nicolas Georgieff, professeur de psychiatrie de l'enfant et de l'adolescent et membre de l'Institut des Sciences 2 cf. infra Annexe II, p. II 26 Cognitives de Lyon, évoque celle qu'il détermine comme la plus représentative de la fonction de la TOM (2005). Réalisée par le psychologue évolutionniste britannique Simon Baron-Cohen, elle est nommée Sally et Anne 3. C'est une expérience dite de fausse croyance car elle repose sur la faculté du sujet à concevoir qu'un individu puisse croire en quelque chose qui n'est pas la réalité, alors que lui connait cette dernière. Pourtant, en ne considérant que les connaissances de l'individu, sa croyance est juste. Devant Anne, Sally met une bille dans un panier et s'en va. En son absence, Anne sort la bille du panier et la met dans une bote. La première question est de savoir o est la bille. La seconde, o Sally ira-t-elle la chercher. Le sujet ne possédant pas de théorie de l'esprit répondra la même chose aux deux questions : dans la bote. Dans le cas contraire il répondra, à la seconde question : dans le panier. Alors, il est capable de se mettre à la place de l'autre et de s'en représenter l'état mental, différent de la réalité et de sa propre idée. La Theory Of Mind nécessite un accès aux représentations matérielles et factuelles de toutes choses du monde, mais aussi à la méta-représentation : capacité de se représenter ses propres représentations, croyances et intentions ou celles d'autrui. (Luminet & al, 2013, p. 257). L'étude de la théorie de l'esprit a mis en exergue deux modèles concernant son fonctionnement. Le premier, dit théorie de la théorie est une conception cognitive. La TOM résulterait d'une déduction consciente de l'état mental d'autrui par des opérations logiques. Le second, dit théorie de la simulation et qui nous intéresse ici, est né d'un principe neurophysiologique. La TOM serait issue d'une simulation mentale inconsciente des états mentaux d'autrui. Elle reposerait sur des 3 cf. infra Annexe III, p. III 27 processus neurologiques de partage des représentations motrices et émotionnelles (Georgieff, 2005). Par ailleurs, pour N. Georgieff, l'empathie constitue le mécanisme de base (distinct de la perception comme de l'introspection) de la connaissance d'autrui, permettant de se représenter et de partager les états mentaux et les émotions d'autrui (2005, p. 349). En ce sens, elle est une condition à la fonction de la théorie de l'esprit qui est l'attribution de ces états mentaux à autrui. Il souligne que les notions d'empathie et de théorie de l'esprit mettent en avant l'importance de la capacité métareprésentationnelle dans l'esprit humain et dans ses interactions. Pour être en relation, le sujet doit à la fois être capable de se représenter les choses concrètes et abstraites mais également de se représenter les représentations des autres sur ces mêmes choses pour pouvoir accéder à leurs états mentaux. C'est dans ce cadre que J. Decety (2004) propose une théorie simulationniste de l'empathie. Dans le Jeu des Emotions, un patient joue une émotion tirée au hasard. L'objectif pour le spectateur est de deviner de laquelle il s'agit. Pour y parvenir, il doit être capable de lui attribuer un état mental, donc avoir accès à la théorie de l'esprit. Prenons l'exemple d'un patient qui doit exprimer la tristesse par toutes ses modalités d'expression (faciales, posturales, vocales, langagières). Son visage se détend, ses paupières et les coins de sa bouche s'abaissent, l'espace entre ses sourcils s'élève. Sa posture est en fermeture : son buste et son cou entrent en flexion, sa ceinture scapulaire en abduction. Il parle bas, d'un ton grave et annonce qu'il a perdu son chat. Selon la théorie de la simulation, le spectateur, par empathie, se met à sa place et simule mentalement toutes les expressions qu'il 28 perçoit. C'est alors qu'il peut, par la théorie de l'esprit, attribuer l'émotion de tristesse au patient qui joue. Pour cela, il doit posséder une représentation de la tristesse mais également la représentation du fait que l'autre se représente la tristesse (métareprésentation). 1. 2. 2 La résonance motrice Le processus empathique débute par la perception de l'état émotionnel de l'autre. Julie Grèzes, directeur de recherche à l'INSERM, explique comment de façon spontanée, la perception de nos émotions et/ou de celles des autres dirige nos actions (2019). Darwin l'affirmait, les émotions ont un rôle adaptatif dans le rapport de chaque être humain à son environnement. Les changements qu'elles impliquent sont des réflexes que l'homme a intégrés au cours de l'Evolution pour assurer sa survie (Decety, 2004). En effet, un état émotionnel survient chez un individu par des changements physiologiques internes et externes. Ils lui permettent de mieux percevoir et comprendre la situation dans laquelle il se trouve ou au contraire de s'en détourner pour pouvoir réagir et moduler son comportement de façon optimale. De la même façon, l'expression corporelle et faciale permet de transmettre ou de recevoir un état émotionnel dans la relation à autrui pour favoriser l'anticipation ou l'ajustement d'un comportement. J. Grèzes (2019) parle de signaux de communication en tant qu'ils adressent à l'autre des informations sur un état mental. Cette capacité de l'homme à produire de tels signaux n'a pu être préservée par la sélection naturelle que si cet autre est capable de les déchiffrer et d'adapter ses actes. Pour percevoir et comprendre un état émotionnel, l'individu reçoit l'information visuelle qui se dirige vers le thalamus (centre de contrôle) puis le 29 cortex visuel (traitement de l'information), et enfin le système limbique (centre des émotions). Il existe également un passage direct du message nerveux du thalamus au système limbique qui contribue à une réponse très rapide de l'individu, sans intervention corticale (Grèzes, 2019). Joseph Ledoux, psychologue et professeur de neurosciences, les a nommés voie haute (indirecte, qui passe par le cortex visuel), et voie basse (directe)4. Cette dernière permet de réagir spontanément à une situation. Ensuite, la voie corticale, indirecte, l'analyse afin de réguler la réaction. L'influx nerveux s'achemine en deux axes : la voie ventrale (ou occipito- temporale) qui indique au sujet la nature de l'émotion perçue, et la voie dorsale (occipito-pariétale) qui le renseigne sur la localisation de la source et les façons dont il peut y répondre5 (Luminet & al, 2013). Cette fois-ci ce ne sont plus des réponses réflexes mais des décisions d'actions, bien qu'elles soient souvent inconscientes (Grèzes, 2019). De quelle façon la voie dorsale dresse-t-elle un inventaire des possibilités de réponse de l'individu ? Selon l'expression d'Alain Berthoz, La perception est une simulation interne de l'action. (cité par Decety, 2004, p. 69). Cet ingénieur et neurophysiologiste enseigne au Collège de France o il dirige le laboratoire de physiologie de la perception et de l'action. Le lien entre ces deux facultés du corps humain vient du but premier du système nerveux : transformer les afférences sensorielles en activités motrices. De plus, J. Decety (2004) énonce l'hypothèse du codage commun , issue des études de la psychologie cognitive et selon laquelle les actions et la perception de ses effets exciteraient les mêmes régions corticales chez l'acteur et l'observateur6. C'est ce que la psychologie sociale et la psychologie du 4 cf. infra Annexe IV, p. IV 5 cf. infra Annexe V, p. V 6 cf. infra Annexe VI, p. VI 30 développement ont nommé les représentations partagées au sein d'une même espèce. J. Grèzes, dans un colloque organisé par l'INSERM en 2008, La pluralité interprétative : fondements historiques et cognitifs de la notion de point de vue, intervient sur les bases neurales des relations avec autrui. Elle définit les représentations partagées comme un système qui est spécialisé dans la compréhension des actions d'autrui et qui est basé, donc, sur la représentation des commandes motrices qui sont nécessaires à la réalisation de cette action. (Grèzes, 2008). Quels sont les systèmes neuronaux responsables du partage de ces représentations entre les individus d'une même espèce ? 1. 2. 2. 1 Les représentations motrices partagées Grâce aux techniques d'imagerie cérébrale fonctionnelle, l'équipe de Giacomo Rizzolatti, directeur du département de neurosciences de la faculté de médecine de Parme, a découvert dans les années 1990 l'existence chez le singe de ce qu'elle a appelé les neurones miroirs . Dans un article sur leur fonctionnement (2004), G. Rizzolatti définit ces cellules comme une classe particulière de neurones visuo-moteurs dont le rôle principal est la compréhension de l'action d'autrui. Ils ont été mis au jour dans l'aire F5 du cortex pré-moteur du singe7, par une décharge produite à la fois lorsqu'il effectuait une action particulière et quand il observait un autre individu (singe ou humain) l'exécuter. Des expériences similaires ont été effectuées chez l'homme et ont révélé l'existence de ces mêmes cellules nerveuses dans le cortex humain pré-moteur et pariétal, responsable de la programmation de 7 cf. infra Annexe VII, p. VII 31 l'acte moteur volontaire (Decety, 2004). Cette région cérébrale est agencée selon une somatotopie motrice répertoriant la position relative des différentes parties du corps et s'activant en fonction de celles qui sont observées ou réellement mobilisées dans le geste. Lorsque le sujet voit une action faite par un autre individu, les neurones concernés du cortex pré-moteur s'activent et induisent automatiquement une représentation motrice de cette action et de ses effets. Elle est la même que celle qui est générée spontanément, chez l'individu observé, au cours de l'exécution motrice. C'est pourquoi nous parlons de résonance motrice. D'autres études ont ensuite démontré l'activation de nombreuses régions cérébrales (pré-motrices, motrices primaires, pariétales et cérébelleuses) lorsque le sujet exécute un mouvement et, à plus faible intensité, lorsqu'il l'imagine. De la même façon que lors de l'observation de l'action, sa simulation engage des zones corticales spécifiques aux muscles effecteurs. Ce sont des dispositifs inhibiteurs frontaux qui empêchent sa réalisation. Ce modèle de codage commun à la perception et à l'action offre donc au sujet la possibilité de simuler mentalement l'action, sans l'exécuter, pour comprendre et anticiper un comportement (Decety, 2004). J. Grèzes (2008) présente les limites de ce modèle. Tout d'abord, il semble que la résonance motrice n'ait lieu que pour des mouvements biomécaniquement réalisables. Ensuite, plus l'action observée se rapproche d'éléments présents dans le répertoire moteur de l'observateur, plus ses neurones miroirs s'activent. Les représentations partagées se multiplient au fil du développement psychomoteur de l'individu et la résonance motrice est d'autant plus importante si les capacités sensori-motrices de l'observateur se rapprochent de celles de l'individu qui exécute le mouvement. Par ailleurs, plus l'observateur est impliqué dans l'interaction avec autrui, et donc plus il y a de potentialités d'interaction entre eux, plus le système 32 miroir va s'activer. Enfin, J. Grèzes et son équipe ont effectué des expériences permettant de mettre en avant l'influence des capacités socio-affectives . Elles ont montré que plus l'observateur a la capacité d'adopter la perspective subjective d'autrui (et donc plus il est empathique), plus ses régions cérébrales motrices vont être engagées (Grèzes, 2008). Le système de résonance motrice a également un rôle dans la compréhension des intentions d'autrui. J. Grèzes et ses collaborateurs ont réalisé des expériences de détection, par un observateur, de fausse croyance (non intentionnelle) et de mensonge (intentionnel) chez autrui à partir de la perception de son action. Nous retrouvons bien, à partir des résultats obtenus chez l'observateur, l'implication des neurones miroirs des cortex pré-moteurs et pariétaux, mais de façon indifférenciée que l'action soit intentionnelle ou non. Ils participent donc à la compréhension des intentions d'autrui, mais lorsque celles-ci deviennent complexes, comme ici, d'autres régions cérébrales interviennent. Il s'agit principalement du cortex frontal et du cortex cingulaire auxquels sont également attribués les processus émotionnels. En outre, cette fonction de détection des intentions est influencée par la dimension de communication. Alors que la fausse croyance n'implique que le sujet lui-même, le mensonge est, par essence, dirigé vers quelqu'un. Plus les actions ont une fonction de communication, plus ces régions frontale et cingulaire vont s'activer. La même loi de proportionnalité s'applique de nouveau aux capacités socio-affectives : plus le sujet est capable d'empathie, plus elles vont être impliquées (Grèzes, 2008). J. Grèzes (2008) conclut de ces études que la perception et la compréhension d'actions simples et familières sont dirigées par le mécanisme de résonance motrice mais que des processus plus élaborés s'y associent lorsque les actions sont nouvelles, inattendues et que leurs motivations sont intimement liées à la situation. De plus, la 33 compréhension de l'action d'autrui ainsi que la prédiction de ses intentions sont modulées par le contexte, les différences interpersonnelles et le degré d'implication du sujet empathique dans l'interaction. Elles activent les aires corticales mises en jeu dans le système émotionnel (frontale et cingulaire) qui seraient donc en lien avec le dispositif de résonance motrice. 1. 2. 2. 2 Les représentations émotionnelles partagées De nombreuses recherches ont démontré la pertinence de la théorie de la simulation dans les champs de la perception des émotions et des comportements d'autrui. Ils sont d'ailleurs indissociables car, c'est bien par les comportements qu'elles engendrent que les émotions sont perceptibles (Decety, 2002). Les premières études concernaient seulement des actions à effectuer, dénuées d'émotions, et n'activaient alors que les régions corticales motrices. De nouvelles expériences, plus récentes, ont montré que les expressions émotionnelles, corporelles et faciales, ainsi que leur perception, reposaient également sur le mécanisme des représentations partagées. En effet, lorsqu'un individu perçoit l'expression d'une émotion, consciemment ou non, il engendre une réponse automatique et immédiate par des contractions musculaires différentes selon le type d'émotion (positive ou négative). De plus, les mêmes modifications physiologiques réflexes (rythme cardiaque, respiration, pression artérielle, sudation, etc. ) surviennent chez des individus qui observent ou imaginent la même émotion. Au niveau neurologique, l'expression d'une émotion et sa perception activent les mêmes régions cérébrales, impliquées dans le traitement émotionnel. O. Luminet 34 & al détaillent les substrats neuro-anatomiques des émotions (2013). Il s'agit, en premier lieu, du système limbique, composé de l'amygdale et du cortex cingulaire antérieur, qui est souvent considéré comme le centre des émotions. Toutefois, d'après Antonio Damasio, médecin et professeur de neurologie, neurosciences et psychologie, ces régions cérébrales s'organisent en un plus vaste réseau cortical (Luminet & al, 2013). Au niveau cognitif, les émotions ont une influence sur la mémoire, le raisonnement et l'entreprise de choix. L'expression émotionnelle, quant à elle, objective la capacité de régulation des organismes complexes. Elle participe activement à la régulation de l'homéostasie, notamment grâce aux modifications physiologiques réflexes et aux expressions faciales qui sont à la limite entre l'organisme et son environnement. A. Damasio implique donc, dans le traitement émotionnel, le cortex préfrontal (régions orbitaire et ventro-médiane) et le cortex somatosensoriel qui analysent et intègrent les sensations corporelles, mais également l'insula, des noyaux du tronc cérébral et la moelle épinière, qui régissent les viscères et l'homéostasie. Il attribue un rôle central au cortex orbito-frontal. Celui-ci connecte les aires associatives qui reçoivent, interprètent et intègrent les informations des différents systèmes sensoriels, aux zones qui planifient la motricité volontaire et à celles qui contrôlent le système végétatif. Il permet donc l'assimilation des sensations émotionnelles à un stimulus et la mémorisation de cet assemblage, qu'A. Damasio a nommé marqueur somatique . L'individu a ainsi la possibilité de s'appuyer sur ses expériences antérieures avec des stimuli, d'en tirer des leçons pour ensuite adapter ses comportements (Luminet & al, 2013). En outre, le neuroscientifique attribue plutôt l'expression des émotions primaires au système limbique et les émotions secondaires aux cortex préfrontal (Decety, 2002). 35 Une dominance de l'hémisphère droit a été observée dans le traitement émotionnel, notamment au niveau du cortex somatosensoriel. Ce dernier est à la fois impliqué dans la production des expressions faciales et dans la reconnaissance des états émotionnels. Qu'ils soient exécutés, observés ou imaginés, ils génèrent des représentations somatosensorielles induites par l'activation des marqueurs somatiques . Ces représentations constituent donc un élément central de la compréhension des émotions et s'appuient sur une simulation mentale que A. Damasio a nommé as-if-loop ( boucle quasi corporelle ) (Decety, 2004). N. Georgieff, désigne ce dispositif de représentations partagées par système du même . Il induit la copie de l'activité neuronale d'un individu, d'origine motrice ou émotionnelle, chez un autre par la perception ou l'imagination. L'auteur amène donc à appréhender la compréhension d'autrui comme un partage (par reproduction) d'activité mentale entre soi et autrui (Georgieff, 2008, p. 365). Selon la définition de J. Decety, l'empathie ne provoque pas toujours un partage émotionnel. En effet, J. Grèzes (2008) explique que ce phénomène est indépendant de celui de la résonance motrice. Ses recherches ont montré que les systèmes responsables de la résonance motrice s'activent aussi bien lors de la perception d'un mouvement neutre que d'une émotion. En revanche, les systèmes impliqués dans le partage d'émotions ne s'activent que dans le second cas. Plus les deux protagonistes disposent d'une facilité à exprimer leurs émotions, plus le partage émotionnel est important. Ces phénomènes de résonance et de partage fluctuent selon le contexte, l'intimité de la relation, l'implication dans l'interaction et les différences interindividuelles concernant les capacités motrices et émotionnelles. Ils permettent de communiquer de l'empathie et sont donc essentiels dans les interactions sociales (Grèzes, 2008). 36 Dans le Jeu des Emotions, la principale difficulté repose sur le fait de devoir jouer une seule composante de l'expression émotionnelle. Pour les patients comme pour moi, il est difficile de les séparer, d'en extraire une seule et d'inhiber les autres. Comme la définition le précise, elles sont des réactions de l'organisme, rapides et automatiques, les contrôler demande donc beaucoup d'attention. Il est alors également difficile de deviner une émotion jouée à partir d'une seule caractéristique. En effet, les représentations somatosensorielles regroupent ces différentes composantes. Elles sont issues du cortex somesthésique qui est une aire associative. Les aires associatives sont des zones du cerveau qui analysent les informations en provenance de plusieurs modalités sensorielles différentes (donc de plusieurs régions cérébrales distinctes). (Luminet & al, 2013, p. 245). Elles entrent en jeu dans l'élaboration de toutes les fonctions cognitives complexes. C'est ce rôle intégratif qui complique la dissociation des composantes émotionnelles. Certaines fois, tous les participants jouent la même émotion, chacun à leur tour, en utilisant toutes les composantes. Il est intéressant de remarquer les diverses façons de figurer une même émotion mais également les ressemblances majeures. Reprenons l'exemple de la tristesse. Chacune des composantes expressives décrites précédemment peut être jouée à différentes intensités. Un patient insiste plus sur le ton grave de la voix, les pleurs, les plaintes, les gémissements. Un autre met plutôt l'accent sur la mimique abattue. Un troisième exagère l'enroulement de sa posture. L'expression émotionnelle d'un individu peut donc être considérée comme une combinaison personnelle de ces caractéristiques. Néanmoins, bien que leur proportions varient, les spectateurs trouvent toujours de quelle émotion il s'agit car elles restent en partie les mêmes. Les émotions primaires ont originellement un caractère universel car elles déclenchent chez tout 37 un chacun les mêmes réactions physiologiques, cognitives et expressives. Les normes culturelles peuvent cependant moduler (inhiber ou amplifier par exemple) leur expression. Lorsque le patient, pour jouer la tristesse, affiche une mimique joyeuse, les autres ne devinent pas la bonne émotion. Par ailleurs, chacun a sa propre représentation de la tristesse liée à ses expériences passées. Cependant, le fondement neurologique des représentations somatosensorielles implique un partage de celles-ci entre les individus. En tant que spectatrice, lorsqu'un patient joue une émotion, et si son jeu d'acteur est très réaliste, je me surprends parfois à réaliser de minimes expressions faciales, semblables aux siennes. Elles peuvent s'accompagner du ressenti interne correspondant à cette émotion. Par exemple, en observant un patient jouer la tristesse, je sens mon front se contracter pour relever l'espace entre mes sourcils, les coins de ma bouche s'affaisser, ma gorge se nouer, mon estomac se contracter Ce mimétisme est dû à la résonance motrice automatique, inconsciente et involontaire et s'associe à un léger partage de l'état émotionnel. Sans doute est-ce parce que l'empathie que j'éprouve envers les patients est favorisée par le contexte de soin et l'investissement dont je fais preuve dans leur projet thérapeutique. Toutefois, la relation que j'entretiens avec eux étant thérapeutique, le partage émotionnel reste moindre. Par ailleurs, n'étant pas impliquée directement dans l'interaction qui se joue devant moi mais assistant plutôt à une présentation, j'inhibe certainement moins mes réactions émotionnelles. Nous retrouvons bien, au sein de la théorie de la simulation mentale, la définition de R. Vischer sur la contemplation empathique en philosophie esthétique. De plus, l'empathie comme troisième mode de connaissance , modèle 38 formulé par T. Lipps, prend tout son sens dans les découvertes neuroscientifiques que nous explicitons. L'approche de J. Decety (2004) énonce une connaissance d'autrui par reproduction mentale automatique et compréhension de son état mental. La résonance motrice est donc un mécanisme neurophysiologique fondateur de l'empathie mais n'en dévoile qu'une facette. L'autre concerne la prise de point de vue d'autrui, supposant une distinction entre soi et lui. C'est ce que N. Georgieff (2008) a appelé système du qui ou système de l'autre . Son rôle est de tempérer l'identification du sujet à autrui en saisissant ce qui le différencie de lui. Il lui permet ainsi de distinguer à qui appartiennent les états mentaux en question pour qu'aucune confusion n'existe. 1. 2. 3 La distinction entre soi et autrui Le phénomène empathique peut survenir à la vue d'une situation ou en l'imaginant. Le sujet empathique a alors conscience que les affects dont il est question ne sont ni les siens, ni exactement identiques à ceux éprouvés par l'autre. Bien que certains systèmes cérébraux soient recrutés à la fois dans la représentation des actions et émotions du sujet et dans la perception et l'imagination de celles d'autrui, d'autres mécanismes sont responsables de la discrimination des signaux d'origine endogène ou exogène (Decety, 2004). Ils peuvent être expliqués par l'existence d'un modèle efférent : lors de l'envoi d'une commande motrice aux muscles effecteurs, une copie de cette information permet un calcul cérébral prédictif du mouvement devant être produit et de ses effets. Ce feedback sensoriel prédit est confronté au feedback sensoriel actuel par un comparateur. 39 Ce dernier reçoit les signaux sensoriels pronostiqués et les compare aux signaux proprioceptifs reçus après l'exécution du mouvement8 (Blakemore, 2002). À l'origine, le modèle efférent , conceptualisé par des physiologistes, permet d'anticiper les sensations auto-engendrées et d'évaluer la différence entre le mouvement attendu et celui qui a été réalisé : c'est la divergence sensorielle . Il a ensuite été repris en psychologie pour expliquer la distinction entre soi et autrui. Le discernement de ses propres intentions et commandes motrices permet au sujet de déterminer la provenance des efférences sensorielles. Un système de contrôle, le cervelet, compare les signaux prédictifs avec les signaux reçus, endogènes ou exogènes. Plus la divergence sensorielle entre ces signaux est faible, plus la sensation est atténuée. Par conséquent, si la divergence sensorielle calculée par ce système est grande, il y a plus de chances que la sensation provienne de l'environnement du sujet. Le cervelet atténue donc les sensations provenant d'un mouvement auto-réalisé en inhibant l'activation du cortex cingulaire antérieur et du cortex somatosensoriel. En revanche, il les active davantage lorsque les mouvements proviennent de l'extérieur. Les sensations d'origine exogène sont donc amplifiées, ce qui les distingue des premières, d'origine endogène (Decety, 2002). D'autres recherches de neuro-imagerie ont été menées pour connatre les aires cérébrales responsables de la distinction entre soi et autrui. Selon J. Decety (2004), des expériences montrent l'activation d'aires cérébrales situées dans l'hémisphère gauche lorsque le sujet réalise ou imagine ses propres mouvements. À l'inverse, une augmentation du métabolisme a lieu dans des zones corticales de l'hémisphère droit lorsqu'il les observe ou les imagine chez autrui. De fait, si le sujet imagine la réaction 8 cf. infra Annexe VIII, p. VIII 40 affective de quelqu'un d'autre à une situation précise, c'est là l'activité empathique même, une augmentation du métabolisme s'observe dans le cortex pariétal inférieur et le cortex fronto-polaire de l'hémisphère droit en plus des régions associées au traitement des émotions. L'auteur affirme donc que ces régions cérébrales sont responsables de l'attribution d'actions ou d'émotions à autrui, distinct de soi, au sein du mécanisme de résonance motrice. Le cortex pariétal inférieur droit est une aire associative multimodale qui traite l'ensemble des informations reçues par les diverses entrées sensorielles et le système limbique. Elle est connectée avec le cortex préfrontal et temporal et est engagée dans la conscience spatiale et corporelle. En ce sens, elle est impliquée dans la capacité de changer de point de vue, nécessaire, nous le verrons, pour se mettre à la place de l'autre tout en restant soi-même. Le cortex fronto-polaire, quant à lui, dirige les fonctions exécutives. Elles correspondent aux opérations nécessaires pour effectuer les tâches non routinières, conflictuelles ou complexes. (Decety, 2004, p. 82). Elles contrôlent et régulent le traitement de l'information et entrent en jeu dans l'élaboration de toutes fonctions cognitives. La simulation mentale des actes d'autrui implique l'inhibition, processus de contrôle qui consiste en une suppression active de comportements ou de pensées. (Censabella, 2007, p. 126). Elle empêche la réalisation des mouvements issus de la résonance motrice et permet l'inhibition de son propre point de vue. De plus, l'adoption du point de vue d'autrui, différent du sien, engage la fonction de flexibilité mentale qui est la capacité à passer d'un type de traitement de l'information à un autre de manière fluide et rapide. (Censabella, 2007, p. 130). 41 Bien que, dans le Jeu des Emotions, j'éprouve de l'empathie pour le patient, tente de comprendre et de deviner son émotion, voire la partage parfois, j'ai en parallèle bien conscience de moi en tant que spectatrice, assise sur ma chaise et le regardant jouer sur scène. Je peux me mettre à sa place, en m'imaginant dans sa situation tout en ayant en tête que je ne suis pas fondamentalement à sa position et donc en gardant un certain recul face à l'éprouvé émotionnel. D'ailleurs, malgré certaines contractions musculaires légères, je n'exprime pas ouvertement l'émotion, ni ne me laisse envahir par le ressenti, grâce à la distanciation inhérente au processus empathique. En résumé, la distinction entre soi et autrui semble permise par le fonctionnement de réseaux neuronaux précis, antagoniste du système miroir. Elle est nécessaire au mécanisme d'adoption de la perspective subjective d'autrui. Selon J. Decety, ce dernier est un dispositif de haut niveau, en partie matrisable et volontaire, contrairement au phénomène de résonnance motrice. Cependant, J. Grèzes s'interroge sur ces affirmations. Ne serait-ce pas, au contraire, la capacité de changer de point de vue qui serait à l'origine de l'activation du système de résonance dans l'empathie ? Le changement de point de vue serait peut-être, lui aussi, beaucoup plus automatique, implicite, que cognitif, contrôlé et intentionnel. (Grèzes, 2008). Pour comprendre comment le sujet empathique se met à la place d'autrui, nous allons nous appuyer sur la théorie d'A. Berthoz, fondée sur la manipulation mentale des référentiels spatiaux. 42 1. 3 Une analyse neurophysiologique de l'adoption de la perspective subjective d'autrui A. Berthoz a pour ambition de percer à jour les mécanismes neurophysiologiques qui sous-tendent la capacité d'adoption du point de vue d'autrui. Il définit l'empathie comme une expérience impliquant à la fois le sentiment d'exister, et la transposition en l'autre. C'est d'un double vécu dont il s'agit, curieux mélange de soi et de l'autre (Berthoz, 2004, p. 254). Pour ce faire, le sujet doit être capable de se distancier de son propre référentiel pour se projeter dans un référentiel extérieur à lui, celui d'autrui. A. Berthoz emploie les termes de référentiels égocentré, hétérocentré et allocentré. Le premier concerne l'utilisation de son propre corps comme repère dans toute orientation spatiale. Le deuxième se réfère à l'utilisation du corps d'autrui et engage des capacités de décentration et de rotation mentale. Le dernier s'en rapproche, mais s'applique à tous les repères extérieurs au corps du sujet. A. Berthoz utilise alors préférentiellement le terme d'allocentré car, selon lui, ce référentiel peut associer, au changement de point de vue spatial, un état mental. C'est en adoptant le point de vue d'autrui, donc, que le sujet empathique peut se mettre à sa place. L'auteur choisit d'élaborer une approche de l'empathie en faisant un parallèle avec ses recherches sur le traitement de l'espace par le cerveau. Il ne s'agit pas là d'une théorie de l'esprit à laquelle il reproche son intellectualisation. Son objectif, au contraire, est d'intégrer le vécu sensori-moteur du sujet dans le processus empathique, qui correspond à une expérience subjective, vécue par le sujet, du point de vue d'autrui. 43 1. 3. 1 La spatialisation de l'empathie L'objectif d'A. Berthoz (2004) est de découvrir le fonctionnement du changement de perspective dans l'empathie, et pour cela, il matérialise la navigation mentale en navigation dans l'espace. Plusieurs arguments sont en faveur de cette spatialisation de l'empathie. Tout d'abord, adopter la perspective d'autrui c'est voir à travers son regard. Mais c'est bien de sa propre vision, projetée dans le champ visuel de l'autre, que le sujet envisage ce qu'il percevrait en étant à sa place. La physiologie de la vision repose sur des propriétés de traitement spatial des informations. En effet, elle implique la voie dorsale (ou occipito-pariétale) qui a pour fonction d'analyser la position des objets extérieurs, de renseigner le sujet sur ses possibilités d'action et d'orienter son comportement dans l'interaction avec son environnement. Ensuite, il existe au niveau cérébral une spécialisation fonctionnelle des hémisphères. Alors que le cortex cérébral gauche gère les informations linguistiques dans leur compréhension et leur production, le cortex cérébral droit est responsable des fonctions visuo-spatiales et émotionnelles. Ainsi, le système cortical émotionnel est attenant à celui de l'orientation dans l'espace, de la perception des objets de l'environnement, de leur organisation visuelle cohérente et de leur manipulation mentale. Il est donc intéressant, pour comprendre le processus du changement de point de vue dans l'empathie, qui amène à une compréhension des émotions d'autrui, de connatre l'origine corticale de l'analyse de l'espace. Enfin, l'empathie est une expérience qui se vit dans l'interaction. Elle engage donc la mémoire des expériences du sujet et de sa relation avec autrui (Berthoz, 2004). Or, le lien entre mémoire et espace peut être démontré de façon pragmatique. Prenons l'exemple, de plus en plus utilisé, des cartes heuristiques (ou cartes mentales). Il 44 s'agit d'inscrire un concept général au centre d'une page et de disposer autour toutes les idées qui peuvent y être associées. Une idée en amenant une autre, elles sont organisées spatialement selon les liens qu'elles entretiennent avec le concept de base mais aussi entre elles pour former des groupes. La pose sur un support de ces concepts et raisonnements logiques peut être apparentée aux réseaux neuronaux mis en jeu lors de l'élaboration des connaissances. De par sa fonction de catégorisation et, avec l'aide d'indices visuels comme les couleurs, cette technique aide fortement à la compréhension, à la réflexion et à la mémorisation. Des associations d'idées peuvent sans cesse apparatre au sujet et faire émerger de nouveaux points de vue sur le concept initial. Par ailleurs, A. Berthoz (2004) insiste sur le fonctionnement projectif du cerveau. Celui-ci construit le monde selon ses propres lois, il crée et formule en permanence des conjectures. En ce qui concerne la perception de l'espace, il fait des prédictions en se basant, entre autres, sur des formes invariantes ou en appliquant des règles géométriques de symétrie. Ce fonctionnement explique par exemple les illusions d'optique : le cerveau fait des choix et interprète ce qu'il perçoit selon ses modèles internes. Par conséquent, l'empathie est une fonction cérébrale qui projette sur le monde, en se mettant à la place de l'autre, ses propres logiques et ses croyances. Mais perception et compréhension ne sont alors qu'interprétation du monde, et Le monde perçu n'est pas conforme au monde vécu. (Berthoz, 2004, p. 257). L'utilisation d'un référentiel spatial égocentré est innée, contrairement à celle d'un référentiel allocentré. Nous expliciterons la façon dont l'enfant parvient finalement à passer d'un référentiel à l'autre, quand nous synthétiserons le développement de l'empathie chez l'homme. Le sujet empathique doit donc inhiber 45 le processus automatique de traitement égocentrique de l'espace pour accéder à un système allocentrique. Mais il ne confond pas sa perspective avec celle d'autrui, c'est par sa propre analyse projective du monde qu'il se met à sa place. A. Berthoz (2004) admet donc la faculté de l'homme à se positionner dans plusieurs référentiels simultanément. 1. 3. 2 Le changement de point de vue Des opérations spatiales sont nécessaires à l'utilisation de nombreuses composantes cognitives telles que les connaissances, les représentations, les émotions mais également la recherche d'informations gardées en mémoire. Parmi celles-ci, il y a les images mentales de l'espace, les repères spatiaux, qui permettent au sujet de planifier un parcours. Pour établir les bases neurales de la capacité du cerveau à changer de point de vue pour se mettre à la place d'autrui, A. Berthoz (2004) s'appuie donc sur l'aptitude à planifier un trajet mentalement. En effet, avec ou sans l'accès à la perception visuelle, le cerveau du sujet peut imaginer son corps et son champs visuel d'une autre position de l'espace. Par analogie, l'individu empathique a la capacité d'adopter la perspective d'autrui, sans se déplacer et en restant lui-même. En dehors du changement de point de vue, l'empathie engage un changement de point de sentir (Berthoz, 2004, p. 266) en assimilant l'expérience de l'autre à son propre éprouvé. C'est ce qu'il se passe dans l'exemple du spectateur qui regarde un funambule se déplacer sur une corde de T. Lipps. Ce processus nécessite un dédoublement du sujet. Une partie de lui adopte le point de vue de 46 l'autre quand la seconde reste consciente du sentiment de soi (Berthoz, 2004, p. 263). Le neurophysiologiste explique le fait que, pour concevoir un trajet, le cerveau peut utiliser plusieurs stratégies mentales. Il en expose deux sortes. La stratégie de route s'appuie sur les souvenirs d'un parcours déjà emprunté. La mémoire kinesthésique du corps dans l'espace enregistre les mouvements et les changements de direction. De surcrot, la mémoire visuelle structure le trajet à partir de photographies mentales prises à différents instants et d'évènements survenus lors du parcours, impliquant alors des souvenirs émotionnels et sensoriels. C'est une stratégie égocentrée puisque le sujet prend comme repères ses expériences vécues. A. Berthoz parle de tyrannie du vécu car elle oblige en quelques sortes le sujet à emprunter le chemin habituel. La seconde est la stratégie de survol . Elle repose sur l'élaboration mentale d'un plan vu du dessus et sur lequel le trajet se dessine. Elle est privilégiée lorsque le sujet veut se souvenir d'une longue distance. Si la mémorisation implique une tierce personne, il peut également utiliser son point de vue. Au contraire de la première, elle est allocentrique car les repères spatiaux du sujet sont extérieurs à lui. Ainsi, il peut décider d'emprunter de nouveaux chemins (Berthoz, 2004). Ces deux stratégies, et de façon générale l'utilisation des référentiels égocentré ou allocentré, reposent sur l'activité connexe de plusieurs aires cérébrales. Les aires pariétales contrôlent la stratégie égocentrée de par leur implication dans le fonctionnement de la voie dorsale dont nous avons précisé le rôle précédemment. Les stratégies allocentrées, quant à elles, activent le cortex temporal dont l'hippocampe contient des neurones dits de lieu car ils codent une position de l'espace spécifique o le sujet se trouve, et ce de façon allocentrique. 47 La région hippocampique est primordiale pour l'activité mnésique et se situe en arrière de l'amygdale. L'hippocampe droit, composé des neurones de lieu , s'associe au parahippocampe qui intervient dans la mémoire visuelle de l'environnement inerte, et au gyrus fusiforme qui intègre en mémoire tout ce qui concerne le monde vivant. L'hippocampe gauche, quant à lui, mémorise les successions d'évènements. La spécialisation hémisphérique ne semble donc pas s'appliquer aux bases neurales des référentiels spatiaux puisqu'elles forment de vastes réseaux neuronaux dispersés dans le cerveau. L'hémisphère droit, assigné au traitement visuo-spatial et émotionnel, semble impliqué dans des tâches spatiales à la fois égocentrées et allocentrées. L'hémisphère gauche, responsable des fonctions linguistiques, entre en jeu dans les souvenirs de scènes vécues. Par ailleurs, des expériences ont démontré l'implication des zones frontale et préfrontale dans le passage d'un référentiel à l'autre. Ce dernier est en partie contrôlé, nous l'avons déjà évoqué, par les fonctions exécutives telles que la flexibilité mentale et l'inhibition. Enfin, des études récentes ont formulé le rôle potentiel du cortex rétro- splénial, au sein du gyrus cingulaire, dans l'usage des différents référentiels. Il contient des neurones codant l'orientation de la tête dans l'espace. Le système vestibulaire pourrait donc participer au processus de changement de point de vue, aux côtés du système de traitement visuo-spatial, du système mnésique stockant les expériences vécues dans leurs aspects émotionnels et cognitifs, et ce, sous le contrôle des fonctions exécutives (Berthoz, 2004). Une façon d'envisager la capacité du cerveau à manipuler les référentiels spatiaux serait de présenter une situation que j'ai vécue dans mes études de psychomotricité. Depuis la première année, nous apprenons à lâcher prise, à vivre 48 les expériences proposées sans les intellectualiser. Nous nous exprimons librement par le corps et la voix, en nous concentrant sur nos ressentis. Mais cela n'a pas toujours été facile et, en discutant avec mes camarades, j'ai souvent entendu des propos comme imaginez si quelqu'un entrait dans la salle à cet instant, que penserait-il ? . Il m'arrive encore parfois de me poser la question. J'ai participé en troisième année à l'option Mimothérapie . Nous avons pu expérimenter de nombreuses propositions de mime adapté à la psychomotricité. L'une d'elle était d'imaginer un animal, réel ou fictif, duquel nous devions nous occuper. J'ai choisi un cochon que j'ai caressé, nourri et promené. Ensuite, les professeurs nous ont proposé de devenir peu à peu cet animal. De ma perspective égocentrée, je me suis doucement transformée en cochon, adoptant la quadrupédie et le grouinement. Alors que j'étais sur le dos, me roulant dans la boue, une étudiante se prenant pour une licorne volante a sauté au-dessus de moi. Surprise, je suis sortie de mon personnage et, adoptant une perspective allocentrée, j'ai observé la scène d'un tout autre point de vue. Ma vision, projetée à un angle opposé de la pièce et en hauteur, était portée sur la salle qui était devenue un zoo assourdissant, débordant d'animaux incongru. Mon regard, comme s'il était hors de mon corps, me voyait allongée parmi eux, entrain d'imaginer ce que j'observerais de cette perspective. Je voyais en fait, par imagination, à travers les yeux de quelqu'un se trouvant à cette position précise. J'ai alors réalisé à quel point ces études, par des expériences telles que celle-ci, m'ont permis d'entrer de plus en plus facilement dans l'imaginaire et de me détacher de ce que j'aurais pensé, avant, être ridicule du point de vue d'autrui. 49 A. Berthoz fait donc une analogie entre les deux stratégies mentales d'anticipation d'un trajet et la faculté de se mettre à la place d'autrui. La première, égocentrée, enferme le sujet dans un parcours prédéfini alors que la seconde, allocentrée, lui offre de nouvelles possibilités. Dans l'empathie, l'association des deux référentiels donne au sujet les ressources nécessaires pour concevoir ce qui l'entoure de son point de vue et d'une toute autre perspective. Il garde sa perspective subjective mais intègre celle des autres afin d'envisager le monde avec ce que nous pourrions appeler une plus grande ouverture d'esprit. En articulant la manipulation mentale des points de vue avec la simulation mentale des émotions et actions d'autrui, le sujet peut accéder à l'empathie (Berthoz, 2004). 1. 3. 3 Esquisse d'une théorie de l'empathie Pour conclure sur cette approche spatiale de l'empathie, nous allons présenter l' Esquisse d'une théorie de l'empathie qu'A. Berthoz propose dans son livre L'Empathie (2004, p. 272). Il distingue trois mécanismes, concomitants et enchevêtrés dans le processus empathique, mais dont les bases neurales sont bien différentes. 1) Un vécu égocentré : le sujet vit son expérience subjective de la situation, dans ses aspects cognitif, sensible et émotionnel, d'un point de vue égocentré. 2) Un changement de point de vue égocentré : le sujet se dédouble . Il garde, d'une part, sa perspective égocentrée, le sentiment de soi , mais se 50 transpose d'autre part à la place de l'autre. Ainsi, il perçoit sa perspective subjective sur la même situation et l'intègre à son expérience. 3) Un changement de référentiel : le sujet adopte un point de vue allocentré. Il inhibe sa vision égocentrée de la situation, tout en restant lui-même, mais ne se contente pas de celle de l'autre, hétérocentrée. Par l'assimilation de différentes perspectives, il envisage en réalité la situation par une vision d'ensemble (Berthoz, 2004, p. 273), il s'en fait une idée globale. Le jeudi 10 octobre 2019, plus tôt dans la journée Je suis à mon stage au CMP, dans la salle de psychomotricité, avec un patient, Monsieur K. , et la psychomotricienne. Nous sommes en pleine discussion de fin de séance lorsque nous entendons une dame hurler au même étage. Surpris, nous nous arrêtons de parler instantanément. Je ne sais pas ce qu'il se passe. Mon cœur s'accélère, je sens une inquiétude grandir en moi. Je me tourne vers la psychomotricienne au moment o elle nous explique qu'elle s'éclipse pour comprendre ce qu'il arrive. Je regarde alors Monsieur K. Si souriant et loquace il y a quelques secondes, il s'est figé et me regarde d'un air effrayé. Dans l'observation de sa réaction, je comprends qu'il a peur. De plus, j'ai appris à le connatre et je pense qu'il est d'autant plus inquiet que moi. Alors, je me ressaisis et tente de le rassurer par ma posture, mes mimiques et mes paroles. Il me demande si la dame qui vient de crier est en colère contre lui. Je lui explique qu'il n'y a aucune raison à cela, que la situation est sous contrôle et qu'il est en sécurité. Nous avons tous les deux été stupéfaits, mais je sais que nous ne risquons rien et mon principal objectif est de changer les idées de Monsieur K. afin qu'il ne soit plus anxieux. Nous 51 discutons alors de choses et d'autres, et il décide fièrement de me faire visionner un film dans lequel il a joué. Pour conclure, la transdisciplinarité de l'étude de l'empathie nous permet de comprendre ses fonctionnements psychologiques, cognitifs, neurologiques, physiologiques et ainsi, de disposer d'une approche globale de cette fonction complexe de compréhension d'autrui. Pour simuler mentalement la perspective subjective de ce dernier, elle engage, chez le sujet, trois mécanismes concomitants et reposant sur d'amples organisations neuronales. La résonance motrice des actions d'autrui, la distinction entre soi et lui et l'adoption de son point de vue, tout en restant soi-même, entranent une compréhension de ses affects, motivations et intentions. Alors, par l'accès à la théorie de l'esprit, le sujet peut lui attribuer des états mentaux. 52 2 L'empathie, de la compréhension de l'émotion d'autrui à une posture psychocorporelle Nous avons désormais connaissance de la manière dont procède l'empathie. Nous pouvons donc nous intéresser à son ontogénèse chez l'enfant et aux différents niveaux de compréhension d'autrui. Dès lors, nous pourrons aborder la situation de l'empathie en psychomotricité pour transposer la fonction de compréhension en une posture psychocorporelle adressée au patient dans la relation thérapeutique. Nous allons enfin déterminer si cette posture peut être considérée comme un outil thérapeutique de la thérapie psychomotrice et proposer certaines limites et potentiels écueils rencontrés par le psychomotricien dans l'adoption de cette façon d'être avec le patient. 2. 1 Le développement de l'empathie et ses degrés 2. 1. 1 Les prérequis de l'empathie chez l'enfant En tant que fonction essentielle du cerveau humain, dans sa dimension sociale, le développement de l'empathie chez l'homme peut être relié à l'acquisition de nombreuses facultés. Nous choisirons ici de nous concentrer sur l'évolution des composantes décrites précédemment en nous appuyant sur les processus engagés dans les interactions précoces, premières expériences sociales du bébé. De l'aptitude à reconnatre autrui comme un semblable, à celle de lui attribuer des 53 états mentaux, en passant par la résonance motrice, la distinction soi-autrui et le changement de point de vue, quels sont les prémices de la fonction empathique et comment émergent-ils chez l'enfant ? 2. 1. 1. 1 Les interactions précoces ou les jalons de l'empathie Les interactions sociales sont des situations relationnelles qui impliquent un échange verbal (conversations) ou non verbal (attitudes, expressions faciales) entre un minimum de deux personnes et au cours desquelles les personnes participant à l'échange vont s'influencer de manière réciproque. (Luminet & al, 2012, p. 255). Dès la naissance, le bébé est capable d'entrer activement en interaction par des échanges mutuels avec ses partenaires. Pour rappel, les psychiatres Serge Lebovici, Philippe Mazet et Jean-Pierre Visier ont établi en 1989 trois niveaux d'interactions précoces, comportementales, affectives et fantasmatiques (Bekier & Guinot, 2015), que nous présenterons brièvement. Les interactions comportementales décrivent la symbiose qui s'exerce entre les comportements du bébé et de ses proches. Elles se déclinent en trois aspects. Tout d'abord, les interactions corporelles sont fondées sur le dialogue tonique . Julian de Ajuriaguerra l'a défini, à la suite des travaux d'Henri Wallon, comme une réelle interaction entre le tonus musculaire du parent et celui de l'enfant (Bekier & Guinot, 2015, p. 103). Il permet un ajustement postural réciproque des deux partenaires. Par ailleurs, Donald Winnicott s'est intéressé à l'importance du portage du nourrisson par son parent, dans ses dimensions physique et psychique. Il a nommé et différencié le handling et le holding . Le premier correspond à la manière 54 par laquelle il prodigue des soins à l'enfant en fonction de ses besoins physiologiques. Le second désigne sa façon de le contenir, tant physiquement que psychiquement, afin de le sécuriser des tensions externes et internes. Ensuite, les interactions visuelles reposent sur la qualité des échanges de regards entre le parent et le nourrisson. Ce dernier perçoit son reflet dans les yeux de son parent, que D. Winnicott apparente à un miroir car ils réfléchissent ce que l'adulte voit de lui et participent à la construction d'une représentation de soi. Enfin, les interactions vocales sont caractérisées par les cris, les pleurs et les vocalises du bébé d'un côté, la prosodie de la voix parentale de l'autre. L. W. Sander et H. L. Julia parlent d'un cordon ombilical acoustique liant le parent et l'enfant. C'est une composante essentielle de l'attachement, théorisé par John Bowlby. Elle traduit les états émotionnels de chacun et est à la base de l' accordage affectif étudié par Daniel Stern. Les interactions affectives désignent le partage émotionnel qui se produit entre le parent et l'enfant. Dans l'échange, chacun réagit à l'état affectif de l'autre, de la même façon ou non. Emergent ainsi des sentiments comme le plaisir ou le déplaisir. Les interactions fantasmatiques concernent l'influence réciproque qu'exercent la vie psychique, consciente et inconsciente, du bébé et de son parent. Ces catégories d'interactions précoces sont entremêlées puisque nous pouvons imaginer que les interactions comportementales, facilement observables, sont sous- tendues par les interactions fantasmatiques, et soutiennent les interactions affectives. Ainsi, l'environnement et le nourrisson s'influencent l'un l'autre dans un processus continu de développement et de changement. (Bekier & Guinot, 2015, p. 102). Selon J. Decety (2004), l'observation des interactions précoces démontre donc la capacité du bébé à amorcer des proto-conversations avec les autres. Ces échanges, 55 dont les plus flagrants sont corporels, visuels et vocaux, informent chaque partenaire de l'état mental de l'autre. Les émotions primaires, originellement universelles, sont détectables très tôt dans le développement de l'enfant. De la même façon, il est capable précocement de les reconnatre chez autrui. Les retours émotionnels des adultes donnent de nombreuses indications au bébé sur son environnement. Ces premiers dialogues sont donc portés sur le partage émotionnel et la réciprocité. (Decety, 2004). N. Georgieff (2008) considère que ces deux éléments sont primordiaux pour le développement de l'empathie. La capacité du nouveau-né à répondre à l'action d'autrui et donc à entrer en interaction avec lui traduit un instinct inné de partage d'états mentaux par l'élaboration d'une activité psychique commune . L'auteur évoque alors une pulsion de partage , révélatrice d'une affinité précoce pour l'empathie. Un exemple concret de ce processus est le concept d'attention conjointe décrit par Jerome Bruner. L'enfant ou l'adulte incite l'autre à porter son regard sur une chose d'intérêt contigu, ce qui engendre un partage de représentations mentales. Cette compétence est acquise entre la première et la deuxième année (Luminet & al, 2014). Nous allons le voir dans la décomposition de l'empathie en degrés, l'aptitude au partage d'attention permet une lecture empathique de la relation qui lie autrui à l'objet responsable de son état émotionnel. De surcrot, pour N. Georgieff (2008) l'empathie est étroitement liée à la réciprocité des conduites humaines (Georgieff, 2008, p. 371). Chaque individu qui interagit avec autrui perçoit et comprend, par empathie, ce que ce dernier éprouve et exprime. De la même façon, il reçoit ce qu'il induit chez autrui par empathie réciproque. 56 2. 1. 1. 2 La reconnaissance d'autrui comme un semblable Le fait qu'un nouveau-né pleure en entendant un autre bébé pleurer est avéré. C'est certainement l'une des réactions les plus élémentaires témoignant d'un partage émotionnel et avant coureuse de la capacité d'empathie. Toutefois, ce comportement s'observe uniquement dans le cas o les pleurs proviennent d'un autre être humain, différent de lui, et est d'autant plus manifeste si ce dernier est également un nouveau-né. Il met alors en évidence la capacité innée à reconnatre autrui comme semblable à soi, ainsi qu'une certaine distinction entre soi et autrui. Il n'implique pas encore la capacité à se mettre à sa place, nous ne pouvons donc pas parler d'empathie mais d' éveil empathique (Decety, 2004, p. 66). De son côté, N. Georgieff décrit la présence d'une place réservée de manière innée à autrui dans le psychisme individuel (Geogieff, 2008, p. 371). L'existence de l'autre serait une notion déjà présente dans le psychisme du nouveau-né. Selon le professeur de psychologie de l'enfant Colwyn Trevarthen, il posséderait en lui un autre virtuel , une représentation primaire de l'autre, comme une anticipation de la rencontre, et expliquant sa faculté innée d'interagir avec lui. Elle-même serait sous-tendue par un système cognitif nommé Innate Motive Formation responsable de l'intégration psychique de cet autre virtuel . Ce système préfigurerait alors, chez le nourrisson, la capacité à imaginer et prévoir les actions de l'autre dans l'interaction et donc à réguler les siennes propres (Georgieff, 2008). Un autre en soi : soi comme un autre, autrui comme un soi (Georgieff, 2008, p. 371). En d'autres termes, autrui est reconnu comme semblable à soi, donc le soi présente également une homologie avec autrui. Par conséquent, l'empathie, en tant 57 que mode de connaissance de l'autre par analogie avec soi, peut être considérée comme un mode de connaissance de soi par analogie avec l'autre et ce de façon réflexive . Elle participerait alors à la mise en place d'une conscience de soi chez l'enfant, par son propre éprouvé, mais aussi de la perspective de l'autre, puisqu'il se situe en chacun par l' autre virtuel . L'aperception de l'activité mentale se réaliserait de manière empathique si elle concerne autrui, et de manière réflexive ou auto-empathique si elle est dirigée vers soi. Cette théorie admet ainsi une correspondance neurobiologique et une concomitance entre la conscience de soi et celle de l'autre (Georgieff, 2008). 2. 1. 1. 3 L'imitation et les représentations partagées Le bébé est pourvu, dès la naissance, d'une capacité d'imitation qui lui permet de reproduire les comportements et les états affectifs d'autrui et de les assimiler aux siens (Decety, 2004). Jacqueline Nadel, psychologue et directeur de recherche CNRS au Centre Emotion à l'hôpital de la Pitié-Salpêtrière à Paris, a étudié l'aptitude à l'imitation précoce. Elle la définit de la manière suivante : Considérée comme un couplage entre perception et action, elle établit une correspondance entre tout type de perception, immédiate ou représentée, et tout type d'action, quelle qu'en soit la complexité. (Nadel, 2003, p. 69). Les mécanismes responsables de l'imitation sont les mêmes que ceux des représentations partagées, à savoir les réseaux de neurones miroirs. Les capacités d'imitation sont donc elles aussi sous-tendues par les mouvements inscrits dans le répertoire moteur de l'individu. Elles suivent le développement psychomoteur de l'enfant selon la maturation des systèmes 58 neuronaux responsables de l'acquisition et du perfectionnement de la motricité volontaire. L'imitation a plusieurs objectifs. Lorsqu'elle est dirigée vers les objets, elle a un rôle dans l'apprentissage et est sous-tendu par la curiosité du bébé. Si elle est orientée vers autrui, alors elle devient un outil de communication non verbale dans l'alternance imiter - être imité, comme deux facettes coordonnées du même phénomène permettant d'alterner deux rôles, comme des tours de parole sans langage. (Nadel, 2003, p. 70). Dans tous les cas, l'imitation permet au bébé d'acquérir le répertoire gestuel humain, et plus tard, d'accéder à la pensée symbolique. En outre, plus ces échanges vont se répéter, plus l'enfant pourra percevoir et intégrer des invariants entre ses propres comportements et ses états mentaux et, par analogie, identifier les intentions et les motivations de l'autre (Decety, 2004). Nous tenterons de comprendre plus loin, grâce aux travaux d'E. Pacherie qui propose un parallèle entre les degrés de l'empathie et son évolution chez l'enfant, comment, de l'imitation précoce, il passe à une compréhension de l'état émotionnel d'autrui. 2. 1. 1. 4 L'émergence d'un soi différencié Dès la naissance, le bébé réagit différemment à des stimulations tactiles d'origine endogène et exogène (Decety, 2004). Nous pouvons donc émettre l'hypothèse que le mécanisme du modèle efférent est fonctionnel et permet au nouveau-né de distinguer son action de celle d'autrui. Parallèlement, il est réceptif aux conséquences de ses propres actions sur l'environnement et est capable de les 59 différencier de celles qui résultent d'une activité externe. Ces observations sont en faveur de l'existence d'un sens implicite de soi chez le bébé, dans l'expérience. Il s'agirait d'un vécu sensible de soi, préalablement au sens explicite de soi . Ce dernier est mis en évidence par l'expérience du miroir dans laquelle le bébé reconnat son reflet, vers dix-huit mois (Decety, 2004). Contrairement aux théories anciennes sur la psychologie du développement, Philippe Rochat, professeur de psychologie spécialisé dans l'étude des nourrissons, attribue au bébé une représentation précoce d'un soi distinct de l'autre. Elle ne serait donc pas issue de la différenciation plus tardive entre soi et autrui (Georgieff, 2008). Elle germerait préalablement dans le psychisme de l'enfant comme un prérequis à cette distinction nette advenant au cours de la deuxième année. Ce serait précisément une coconscience de soi en relation avec autrui (Rochat cité par Georgieff, 2008, p. 369) qui émerge dans les six premiers mois de l'enfant. Il s'agirait d'une continuité plutôt que d'une différenciation progressive à partir d'une activité psychique commune. De cette perspective, N. Georgieff sépare la conscience vécue d'un soi distinct, plus tardif, et les mécanismes cognitifs précoces sous-tendant cette représentation (2008). L'auteur énonce alors le paradoxe selon lequel le psychisme, contrairement à l'organisme, n'appartient pas uniquement au sujet mais est toujours partagé avec autrui, en tant que ce dernier l'influence en permanence. Il conclut ainsi que le cerveau est un organe social ou groupal et non individuel, qui produit pourtant des représentations individuelles de soi et d'autrui. (Georgieff, 2008, p. 370). D'ailleurs, nous avons vu que, dans l'empathie, les représentations partagées et la distinction soi-autrui, ou les systèmes du même et de l'autre, sont complémentaires. 60 2. 1. 1. 5 La perception de l'espace Bien que les nourrissons soient pourvus de capacités indispensables à l'empathie, ils ne sont pas encore capables de changer de point de vue. Or, selon la théorie d'A. Berthoz, pour éprouver de l'empathie, le sujet doit adopter des référentiels à la fois égocentrés et allocentrés. Il se réfère alors aux études de Jean Piaget et Brbel Inhelder sur la psychologie du développement. Ils décrivent l'évolution de la perception de l'espace par l'enfant, ou le passage d'un espace purement perceptif à un espace intellectuel (Berthoz, 2004). De la naissance à quatre mois, l'espace du bébé n'est pas unifié. Les différents espaces sensoriels, visuel, tactile, auditif, olfactif et gustatif ne sont pas reliés entre eux. Ils sont traités individuellement et de façon strictement égocentrée. De plus, la perception de l'espace est topologique, c'est-à-dire qu'elle est fondée sur les rapports de voisinage, de séparation, d'ordre et de continuité. Elle se base sur l'expérience immédiate perceptive et motrice. De quatre, cinq mois à un an, le bébé acquiert les coordinations oculo-manuelles et perfectionne progressivement sa préhension. L'exploration de l'espace, par des expériences sensori-motrices réalisées de façon accidentelle puis intentionnelle, lui permet d'appréhender la permanence de l'objet, de concevoir peu à peu les formes et les grandeurs pour parvenir à une perception spatiale, non plus seulement topologique, mais également métrique et projective. De deux à sept ans, grâce à la matrise de plus en plus prononcée de ses déplacements et de sa motricité, l'enfant peut localiser les objets constituant l'espace par rapport à lui. En effet, vers six ans il se repère de façon égocentrée. De plus, la pensée symbolique s'installe, c'est-à-dire la capacité à évoquer des objets ou des situations non perçues actuellement en se servant 61 d'images mentales. Il se représente alors l'espace de plus en plus finement. Il peut envisager les changements de point de vue et, bien que l'expérience vécue reste fondamentale pour son orientation dans l'espace, il commence à adopter une perspective allocentrée. Vers sept, huit ans, l'espace n'est alors plus perceptif mais intellectuel. L'enfant devient capable de se représenter une même scène visuelle selon différentes perspectives. Selon J. Piaget, c'est donc le développement des compétences motrices et les expériences qui en découlent qui sont responsables de ce changement (Berthoz, 2004). A. Berthoz (2004) associe donc la septième année de l'enfant à la mise en place de la capacité de se mettre à la place d'autrui. Il précise que c'est un âge fondamental dans la relation de l'enfant à l'espace et aux autres. Il acquiert la réversibilité, c'est l'aptitude à imaginer un objet, une personne ou une action orienté(e) spatialement, tout en restant dans sa position initiale. Reprenons maintenant l'analogie faite par A. Berthoz entre les stratégies mentales de planification d'un trajet et l'aptitude à se mettre à la place d'autrui. Nous pouvons observer dans le développement de l'enfant, un passage entre la stratégie de route , égocentrée, et la stratégie de survol , allocentrée, qui ont été présentées plus haut. En effet, les déplacements du jeune enfant semblent dépendre très fortement d'un contrôle visuel centré sur des repères spatiaux précis autour desquels s'organise son parcours. A. Berthoz (2004) illustre ses propos par l'histoire du Petit Poucet ayant retrouvé son chemin dans la forêt grâce aux cailloux qu'il avait semés à l'aller. Au fil du temps, l'enfant détache sa vision de son déplacement et adopte un référentiel allocentré qui lui permet d'emprunter de nouveaux chemins. Il n'est plus enfermé dans une exploration fondée uniquement sur ses expériences vécues et peut prendre de la hauteur (Berthoz, 2004, p. 260). 62 Si le Petit Poucet avait eu accès à cette stratégie, il aurait pu rentrer chez lui par le même trajet ou un trajet différent en se représentant mentalement un plan de la forêt. Pour A. Berthoz et son approche spatiale de l'empathie, cette transition soutient la capacité d'adopter la perspective d'autrui car, en plus d'avoir accès à un espace structuré, l'enfant peut le manipuler en passant d'un référentiel à l'autre, et inhiber la tendance innée à percevoir le monde de façon égocentrée. pour avoir de l'empathie, il faut en plus posséder la capacité de rentrer chez soi sans petits cailloux (Berthoz, 2004, p. 261). 2. 1. 1. 6 L'acquisition de la théorie de l'esprit Pour finir, l'accès à la théorie de l'esprit est secondaire à l'empathie. Elle est donc en partie sous-tendue par les composantes que nous venons de décrire. D'après O. Luminet & al (2014), à partir de dix-huit mois l'enfant peut jouer à faire semblant : se servir d'un objet en lui attribuant une toute autre fonction ou incarner un personnage par exemple. Cette faculté va s'enrichir et devenir de plus en plus élaborée au fil du temps. Nous le verrons dans la partie suivante, elle préfigure le niveau le plus élevé d'empathie. De plus, elle témoigne de l'acquisition du concept des métareprésentations, nécessaires pour inférer des états mentaux à autrui. Ces dernières permettent de comprendre la nature représentationnelle de la relation entre la représentation et l'objet de référence. (Luminet & al, 2014, p. 108). L'enfant peut alors puiser dans ses propres représentations mentales pour convoquer des choses non-présentes ou prendre une chose pour une autre. Entre deux et trois ans, l'enfant devient capable d'exprimer verbalement ses états mentaux. Il 63 commence à en attribuer à autrui, s'ils sont en lien avec le contexte de la situation, et à prédire ses intentions par rapport à son comportement. Il exprime ses propres désirs et motivations vers quatre ans et, enfin, acquiert les notions de croyance et de fausse croyance à cinq ans (âge auquel il devient capable de répondre correctement à l'expérience de Sally et Anne) (Lumiet & al, 2014). Avant la quatrième année donc, Simon Baron-Cohen nomme mind reading (lecture de l'esprit) les prérequis à la théorie de l'esprit (Georgieff, 2008). Cependant, nous pouvons parler d'empathie entre la deuxième et la troisième année puisque l'enfant commence à porter attention aux états mentaux d'autrui. Lorsque ce dernier éprouve de la détresse, il n'est plus affecté personnellement et est alors capable de lui venir en aide (Luminet & al, 2014). Cet âge est crucial dans le développement des compétences sociales de l'enfant puisqu'il commence à participer à des jeux coopératifs avec ses pairs. De plus, il discrimine de mieux en mieux les comportements dommageables intentionnels ou non et devient capable d'exprimer des émotions sociales (Decety, 2004). Ces dernières sont des émotions que l'on ne peut ressentir que dans un contexte d'interaction avec autrui (Luminet & al, 2014, p. 252) comme le mépris, la culpabilité, l'envie, la honte ou la fierté. Nous avons donc déterminé le fait que, dès la naissance, le bébé est capable d'entrer en interaction avec autrui. Cette aptitude s'explique par une tendance innée au partage d'états mentaux et par une représentation très précoce de l'autre comme un pair. Par ailleurs, les prémices des composantes de résonance motrice et de distinction entre soi et autrui sont observables chez le nouveau-né. En outre, la faculté de changement de point de vue, nécessaire pour se mettre à la place 64 d'autrui, se met très progressivement en place entre deux et sept ans. Certains prérequis à l'empathie sont donc présents chez l'enfant de façon innée, mais il ne peut commencer à comprendre les émotions d'autrui et à y adapter son comportement que dans la deuxième année. Le développement de son empathie suivra ensuite la maturation de ses structures cérébrales et de ses fonctions cognitives (exécutives, mnésiques, de raisonnement, de traitement de l'espace, etc. ), mais également l'enrichissement de ses expériences et apprentissages sociaux et sensori-moteurs. 2. 1. 2 Les degrés de compréhension Elisabeth Pacherie, chargée de recherche CNRS en philosophie à l'institut Jean-Nicod, a décomposé l'empathie en degrés de compréhension. Le premier correspond à la compréhension de l'émotion d'autrui. Au deuxième s'ajoute la compréhension de l'objet de cette émotion. Le troisième et dernier degré désigne leur compréhension et celle de la relation qui les unit. La matrise de ces degrés s'acquiert au fil du développement de l'enfant en s'appuyant sur l'évolution des composantes de l'empathie. Elle caractérise une compréhension d'autrui de plus en plus habile. 65 2. 1. 2. 1 Une compréhension de l'émotion qui s'affine au fil du développement de l'enfant Le premier degré d'empathie, ou compréhension de l'émotion d'autrui, repose sur la perception des composantes comportementales et expressives de l'émotion. E. Pacherie (2004) s'est appuyée sur les études d'Andrew N. Meltzoff, psychologue reconnu pour ses travaux portés sur le développement du nourrisson et en particulier ses capacités d'imitation. Selon lui, depuis la naissance, et par l'imitation précoce des expressions faciales, le bébé serait capable de comparer les changements perçus visuellement chez autrui, à ceux qu'il ressent chez lui de manière proprioceptive. Par ailleurs, il postule une forte correspondance entre expression faciale et éprouvé émotionnel. La reproduction de la première donnerait accès au second. Cette conjecture pose deux interrogations. Comment l'action d'imiter autrui peut-elle faire ressentir une émotion au bébé ? Comment s'élabore, chez ce dernier, la correspondance entre corps vu et corps senti ? Les mimiques représentant un des aspects fondamentaux de l'expérience émotionnelle et étant reliées aux autres par un large réseau neuronal, nous pouvons facilement imaginer que leur reproduction par imitation entrane une sensation affective. De plus, l'universalité des émotions primaires explique que cet éprouvé soit semblable à celui d'autrui. En outre, pour que le cerveau du nourrisson puisse faire correspondre les deux types de perception (visuelle et proprioceptive) par l'imitation, il faut qu'il planifie une réponse motrice apte à lui faire ressentir l'émotion en question. Le mouvement reproduit doit engendrer des signaux proprioceptifs conformes aux signaux visuels perçus dans l'observation de l'expression émotionnelle d'autrui (Pacherie, 2004). 66 Le lien direct entre perception et action a été démontré par les neurosciences et la résonance motrice est une de leurs découvertes majeures. La mise en relation immédiate et automatique des informations visuelles avec les représentations motrices partagées est une ressource essentielle de l'imitation et de l'empathie. Ces représentations se multipliant au fil du développement psychomoteur du sujet, les imitations deviennent de plus en plus élaborées et s'étendent à l'ensemble des manifestations comportementales émotionnelles, non plus seulement les expressions faciales. En parallèle, la maturation du cerveau renforce les fonctions exécutives, dont l'inhibition. Elle empêche, à terme, l'exécution motrice involontaire et automatique issue de l'observation de l'action. Par conséquent, l'accroissement du répertoire moteur du sujet entrane l'activation de représentations partagées de plus en plus étoffées lorsqu'il observe le comportement d'autrui. Elles constituent peu à peu un accès direct entre la perception visuelle de l'action d'autrui et l'éprouvé émotionnel qu'elle procure chez le sujet, sans faire appel au ressenti proprioceptif. L'imitation permettant la comparaison entre corps perçu et corps senti n'est plus indispensable. Lors de l'observation du comportement d'autrui, le sujet est alors capable de lui attribuer un état émotionnel (Pacherie, 2004). Le niveau supérieur d'empathie intègre la compréhension de l'émotion d'autrui et celle de son objet. Elle est plus facilement perceptible par le sujet s'il est témoin de la situation responsable de cet état émotionnel. E. Pacherie (2004) associe ce deuxième degré d'empathie au phénomène d'attention conjointe, que nous avons décrit plus haut, et qui apparat chez l'enfant entre un et deux ans. Ce partage d'attention, ajouté à la compréhension des expressions émotionnelles de son partenaire, constitue la référence sociale qui nat chez l'enfant à ce même 67 âge. En effet, lorsqu'il se trouve devant un objet qu'il ne connat pas, il se tourne vers son parent et se sert de sa réaction pour moduler son attitude. E. Pacherie (2004) s'appuie cette fois sur la pensée de Paul Harris, psychologue spécialiste du développement de l'enfant sur les plans cognitif, émotionnel et imaginaire. Pour lui, dans la référence sociale , la réaction émotionnelle de l'adulte constitue, pour l'enfant, une interprétation de l'objet (Pacherie, 2004). Le psychologue signale, par la suite, l'apparition d'une nouvelle compétence. Au cours de sa deuxième année, l'enfant commence à appréhender la corrélation entre l'émotion et sa cause. Il peut consoler ou, au contraire, tourmenter une personne en détresse. Ce comportement démontre sa capacité à comprendre l'émotion d'autrui ainsi que son objet et à anticiper la potentialité d'engendrer une émotion différente chez lui. Enfin, E. Pacherie (2004) soulève le fait que les actions d'un individu reflètent ses intentions et qu'elles peuvent donc être comprises grâce à la résonance motrice. Ce processus participe à l'empathie dans le sens o il concourt à la compréhension des émotions d'autrui. Si le sujet décèle, par l'observation de l'action de l'autre, ses intentions, il peut plus facilement appréhender les raisons de ses expressions émotionnelles. Le troisième et dernier degré d'empathie inclut, en plus des précédents, la compréhension des raisons de l'émotion. Or, le potentiel motivationnel d'autrui, c'est-à-dire ses désirs et ses préférences, n'est pas toujours perceptible ni analogue à celui du sujet. Une même situation ne fait pas natre les mêmes émotions chez tout un chacun. C'est là l'importance de la théorie de l'esprit, dans son versant 68 simulationniste, comme nous l'avons explicité en première partie. Grâce à elle, l'enfant accède à une flexibilité imaginative lui permettant de concevoir les concepts de croyance et de fausse croyance chez lui comme chez autrui. E. Pacherie (2004) aborde le principal prérequis à cette acquisition, le jeu de faire semblant. Nous l'avons dit, il apparat chez l'enfant par l'attribution d'une fonction différente à un objet puis par l'utilisation d'objets imaginaires et enfin, la mise en scène des états émotionnels. Il devient capable d'animisme, c'est-à-dire de concevoir les choses comme vivantes et douées d'émotions et d'intentions. Paul Harris a proposé de décomposer le jeu de faire semblant en trois phases. La première, que nous venons de présenter, est la capacité à imaginer des états mentaux. Elle est possible à partir de dix-huit mois. Lors de la deuxième, entre trois et quatre ans, l'enfant apprend à discerner le monde imaginaire du monde réel. La troisième concerne le type de situations et d'états émotionnels que l'enfant peut créer dans le jeu. Dans sa mise en scène d'un personnage en situation imaginaire, l'enfant est capable de lui attribuer des envies différentes des siennes avant de pouvoir envisager des croyances opposées à ses propres certitudes. En effet, cette deuxième situation engage une élaboration cognitive plus complexe car elle demande à l'enfant de faire abstraction de sa propre réalité. Reprenons l'expérience de Sally et Anne. Avant cette phase, l'enfant sait que la bille est dans la bote et ne peut pas penser que Sally ira la chercher ailleurs. Après avoir acquis la notion de croyance, il comprend la situation dans laquelle se trouve Sally et pourquoi elle ne peut pas aller chercher la bille dans la bote. Ce passage marque l'émergence de la flexibilité imaginative nécessaire au troisième degré d'empathie, soit à la compréhension des raisons de l'émotion qui sont propres à autrui et rarement perceptibles directement (Pacherie, 2004). 69 Dans une situation quelconque, les deux premiers degrés d'empathie sont relativement transparents , et ce, grâce au lien étroit entre perception et action (Pacherie, 2004, p. 174). Le sujet perçoit et comprend l'émotion d'autrui à travers son comportement, mais également l'objet de son émotion par le processus d'attention conjointe, ou ses intentions par l'observation de ses actions. Dans une situation plus complexe o le sujet prévoit de faire émerger volontairement une émotion chez autrui, entre en jeu la composante mnésique d'expériences vécues. Cependant, toutes les situations ne permettent pas une compréhension empathique si aisée. Bien que l'expression des émotions primaires soit universelle, celle des émotions secondaires et des émotions sociales présente des différences interindividuelles. De surcrot, la culture peut avoir un impact sur l'expression de tout type d'émotion, même primaires. La réaction émotionnelle résulte alors d'un apprentissage. Par ailleurs, si l'émotion d'autrui n'est pas en rapport avec la situation dans laquelle il se trouve avec le sujet, l'objet de l'émotion n'est pas directement perceptible par ce dernier. Enfin, le troisième degré d'empathie, en tant qu'il concerne la compréhension des raisons de l'émotion d'autrui et n'est donc pas visible, demande au sujet une plus grande distanciation de sa réalité pour tenter d'apprécier la pensée d'autrui. Il doit alors faire appel à sa flexibilité imaginative , et ce, de façon proportionnelle à la différence de potentiel motivationnel entre lui et l'autre. Le sujet s'attache à imaginer la perspective subjective d'autrui pour que sa compréhension empathique soit au plus près de son éprouvé émotionnel, de son objet et de ses raisons (Pacherie, 2004). 70 2. 1. 2. 2 Du point de vue de la psychomotricité L'évolution de l'empathie en degrés correspond à l'acquisition d'une compréhension des émotions d'autrui de plus en plus raffinée. Qu'en est-il des degrés de l'empathie dans la compréhension du comportement d'un patient en psychomotricité ? Nous ne parlons plus là de degrés d'empathie dans un sens chronologique lié au développement de l'enfant. Dans l'absolu, le psychomotricien tente, dans chaque situation avec un patient, de saisir à la fois ses émotions, leurs objets, et leurs raisons. Alors, l'observation de son comportement et la mise en jeu d'une flexibilité imaginative indispensable à ce troisième degré d'empathie, offre au psychomotricien une compréhension du sujet. Toutefois, lorsque cette entreprise s'avère difficile, le psychomotricien peut être contraint de se contenter d'une empathie de premier ou deuxième degré. Mais, même la compréhension de l'émotion et de son objet peuvent ne pas être intelligibles aisément. Le psychomotricien peut être témoin de l'émotion mais pas toujours de son objet. Ce dernier peut alors être verbalisé ou non par le patient. En outre, l'émotion en elle-même est parfois difficilement décelable. Nous pouvons évoquer différentes conditions à laquelle est alors soumise la compréhension du comportement du patient. Suivant sa culture, son histoire ou sa pathologie, la différence de potentiel motivationnel peut être plus ou moins grande entre les deux individus. Par exemple, le fonctionnement cognitif et comportemental d'un patient présentant un handicap mental peut-être très différent de celui du psychomotricien. Plus leurs perspectives sont éloignées, plus la compréhension est subtile. À l'inverse, si elles sont très proches, il y a un risque d'identification et la relation ne peut plus être ni empathique, ni thérapeutique. 71 Par ailleurs, les troubles moteurs ou sensoriels du patient peuvent entraner une grande différence entre ses capacités sensori-motrices et celles du psychomotricien, et donc entraver la résonance motrice sur laquelle repose la compréhension empathique. Ensuite, la capacité du sujet à exprimer ses émotions de façon adaptée, mais également l'aptitude empathique du psychomotricien, entrent en jeu dans l'équation. Si le patient inhibe son expression émotionnelle ou s'il exprime une émotion à la place d'une autre, l'accès à ses véritables éprouvés se complique. De plus, il existe des différences interindividuelles dans l'aptitude à être empathique, et bien que nous supposions que le psychomotricien ait particulièrement développé cette faculté, telle que nous allons l'aborder prochainement, ces inégalités peuvent persister. En outre, la qualité de la relation thérapeutique entre le patient et le psychomotricien est fondamentale pour le déroulement de la thérapie. Elle influence en permanence les comportements du patient et du psychomotricien et facilite ou complique la compréhension empathique. Je me souviens de cette classe de dix jeunes enfants que j'observais au Pérou. Je venais d'arriver, c'était mon premier jour dans cette école spécialisée pour enfants porteurs de handicap. Les élèves étaient assis en face de leur matresse qui commençait la journée en leur chantant des chansons. Mon attention était portée sur un petit garçon de trois ans qui ne se concentrait pas sur l'activité proposée. Il souriait et parlait gaiement en observant ses mains bouger. Parfois, avec de grands yeux, il regardait partout autour de lui. Il remuait sur sa chaise puis se levait, courait. Les auxiliaires qui travaillaient auprès de l'enseignante allaient le chercher à chaque fois et l'obligeaient à rester à sa place. Elles restaient à côté de lui mais il recommençait. Après quelques minutes, elles décidèrent d'attacher une écharpe 72 à la chaise et de l'enrouler autour de son buste afin qu'il ne puisse plus se lever. En lui tenant les mains et les jambes, elles le maintenaient face à la matresse. La joie que je pouvais lire dans son comportement s'est soudainement évaporée. Son visage et tout son corps se contractaient. Il fronçait les sourcils, plissait les yeux, criait et se débattait. Quelle émotion éprouvait-il ? Par l'observation de ce petit garçon, il m'a semblé qu'il était en colère. L'objet de sa colère ? Il était forcé de rester immobile sur sa chaise. La raison de sa colère ? Dans cette situation précise, ce qu'il voulait, je crois, c'était se déplacer dans la salle, parler, explorer. Ou peut-être était-ce sa façon de réagir au chant de la matresse, de danser. À une proposition d'écoute et d'attention, il apportait une réponse motrice non désirée. Bien sûr, ce ne sont que des hypothèses. Par empathie, donc en essayant de me mettre à la place de cet enfant pour comprendre son comportement, je me suis imaginée une certaine lecture de cette scène. Lors de ce voyage solidaire au Pérou, organisé par l'association à laquelle j'appartenais, Psychomotricité et Ouverture sur le Monde du Maternage (POMM), je suis intervenue, avec trois autres camarades, dans une école accueillant une centaine d'enfants âgés de trois à vingt ans. Ils sont porteurs de handicaps moteurs, sensoriels et/ou mentaux, liés à des pathologies diverses. Notre objectif était à la fois d'apporter une aide aux enfants et aux matresses par l'expérience relative que nous avions acquise en seulement deux ans, et de nous enrichir des savoir-faire et savoir-être des professionnels de cette école spécialisée. Malheureusement, nous nous sommes rapidement retrouvés confrontés à de nombreuses difficultés. La barrière de la langue a complexifié la communication avec les adultes et les enfants. Les méthodes qu'ils employaient étaient parfois éloignées des idées sur lesquelles repose la pratique de la psychomotricité comme nous l'entendons en France. 73 L'objectif premier de l'institution était l'égalité : tous les enfants devaient faire la même chose, et ce, malgré leurs différences de capacités. Aucune différenciation n'était proposée aux élèves, afin d'adapter au mieux les activités selon les difficultés de chacun. Les professionnels se trouvaient donc dans l'obligation de mobiliser le corps des enfants à leur place pour certaines actions. De plus, les exercices proposés étaient qualifiés d'actes de psychomotricité. Or, selon notre perspective, ils se rapprochaient davantage d'activités sportives obligatoires. Nos conceptions de la discipline étaient alors très divergentes. Par ailleurs, l'instauration d'une relation thérapeutique avec les enfants s'est avérée compliquée pour différentes raisons. Le projet ne s'étendant que sur les matinées du lundi au jeudi durant six semaines, nous n'avions que peu de temps au-délà de la rencontre. Bien que nous ayons préalablement construit un planning des séances de psychomotricité, il n'a pu être respecté. Les absences des enfants, très fréquentes, entravaient la continuité de nos entrevues. Certains n'ont profité que d'une unique séance. Au jour le jour, nous proposions et adaptions donc des activités à ceux qui étaient présents. Par ailleurs, une salle de psychomotricité avait été aménagée avec beaucoup de matériel mais nous n'y avions accès que ponctuellement car elle était également investie par des professionnels de l'école. La tentative de constitution d'un cadre spatio-temporel stable et contenant avec les enfants était donc très compromise. Pour pallier toutes les difficultés rencontrées et envisager un accompagnement pertinent avec ces enfants, j'ai dû m'appuyer sur mes capacités empathiques, et ce, malgré la différence de potentiel motivationnel imposée par nos deux cultures. Avec le jeune garçon que j'avais précédemment observé et duquel j'avais appris qu'il présentait un trouble du spectre de l'autisme, j'ai tenté d'organiser des séances de psychomotricité. Lors de ma rencontre avec lui, ma 74 compréhension empathique de sa colère, de son objet et de ses raisons était à la portée de toute personne capable d'empathie. Mais, par la suite, nos entrevues m'ont fait prendre conscience d'une toute autre chose. Lors des premières séances, il semblait me fuir. Il ne me regardait pas, rien de ce que je lui proposais n'attirait son attention et il partait lorsque je m'approchais de lui. Je me sentais impuissante et m'interrogeais sur le bien-fondé de mon intervention. En repensant à la première observation que j'avais pu faire de cet enfant, j'ai envisagé le fait qu'il n'avait peut- être pas l'occasion, à l'école, d'explorer l'environnement dans lequel il se trouvait selon ses envies. En prenant l'initiative de lui apporter du matériel, ne prenais-je pas là la même posture que son enseignante et les auxiliaires qui s'occupaient de lui ? En d'autres termes, je l'obligeais à porter son attention sur un objet en particulier plutôt que le laisser faire l'expérience de manipuler, à sa guise, les éléments qui se trouvaient autour de lui. C'était alors devenu mon objectif. Au fil des séances, j'ai cessé de lui faire des propositions. Je l'ai observé et j'ai suivi ce que je pourrais appeler son instinct d'exploration. Par empathie, je tentais d'apercevoir ce qui, dans mon comportement lui plaisait ou lui déplaisait. Ainsi, je pouvais m'adapter à lui et, peu à peu, prévoir le matériel auquel il pourrait porter de l'intérêt. Après quelques temps, j'ai perçu un début de relation entre nous. Il acceptait que je reste à côté de lui et participe à son activité. Parfois, il s'approchait de moi, et même, me regardait. Au-delà d'une compréhension empathique de ses émotions à un instant précis, j'ai adopté une posture générale bienveillante lui permettant d'assouvir son besoin de découverte. Je tentais, en l'observant, de comprendre ses intentions, ses désirs et ses préférences. J'avais en fait adopté ce que je me propose d'appeler une posture empathique, et peut-être l'a-t-il senti. 75 D'une fonction, accessible à toutes les personnes en ayant développé les composantes nécessaires durant l'enfance, nous sommes passés à une compréhension empathique graduelle selon les situations, pour aboutir à l'idée d'une réelle posture empathique. Nous faisons alors l'hypothèse que cette posture est nécessaire à la pratique de la psychomotricité et nous proposons de la nommer empathie psychocorporelle, pour des raisons que nous allons désormais éclaircir. 2. 2 La posture thérapeutique du psychomotricien : une empathie psychocorporelle Afin d'argumenter mes propos sur l'empathie du psychomotricien en tant que posture thérapeutique, je vais m'appuyer sur l'observation d'une psychomotricienne qui travaille au sein d'un centre hospitalier de soins psychiatriques. Elle intervient dans un service intra-hospitalier ainsi que dans le Centre Médico-Psychologique (CMP) et l'Hôpital de Jour (HDJ) qui y sont rattachés et dans lesquels elle m'accueille en stage. Plus spécifiquement, je vais expliciter la posture bienveillante dont elle fait preuve avec un certain Monsieur K. Monsieur K. est un jeune homme né le 03 juin 1997. Il est protégé sous tutelle de sa mère, chez qui il vit, et sous cotutelle de son frère. Il a intégré le CMP en janvier 2015, date à laquelle son psychiatre a posé le diagnostic de trouble du spectre de l'autisme. Monsieur K. présente également une déficience mentale et une épilepsie congénitales. En plus d'un suivi psychiatrique, il participe à des séances de psychothérapie, d'art-thérapie et de psychomotricité. Dans son dossier, la prise en soin est prescrite pour des troubles du comportement, des difficultés importantes dans les apprentissages, une absence 76 d'autonomie, une hétéro-agressivité, une anxiété aigue, des difficultés relationnelles et des troubles de la communication avec un investissement du langage verbal parfois incompréhensible. La psychomotricienne l'a rencontré en juillet 2018, dans le service intra-hospitalier au sein duquel il est resté un mois. 2. 2. 1 L'empathie psychocorporelle comme outil thérapeutique de la thérapie psychomotrice ? Du nouveau-né prématuré à la personne âgée en fin de vie, en passant par tous les domaines médicaux et médico-sociaux, le psychomotricien peut intervenir auprès de patients ayant des problématiques très variées. Pour avoir accès à ces problématiques, l'un des objectifs du psychomotricien est de concevoir la relation du sujet à son environnement : est-il en capacité de réagir de façon adaptée aux situations qu'il rencontre ? D'après les psychomotriciens Régis Soppelsa et Jean- Michel Albaret (2015), la réponse à cette question doit être conçue selon trois critères. Le critère de finalité concerne la recherche des buts poursuivis par le patient. En effet, chaque situation dans son environnement n'a de raison d'être, pour lui, que parce qu'il y voit un intérêt et un but final. Ce dernier peut être explicite, si le sujet en a conscience, ou implicite si ce n'est pas le cas. Par ailleurs, le patient peut vouloir le cacher et les buts exposés ne sont alors pas les buts réellement poursuivis. Dans tous les cas, nous l'avons vu, ce sont les intentions du sujet qui déterminent son comportement. Cependant, il peut ne pas avoir les capacités de les concrétiser. Le critère de moyen évalue alors les outils dont il dispose pour y parvenir. Une défaillance des fonctions sensorielles ou mentales du 77 patient peut ne pas lui permettre de traiter correctement les signaux de son environnement. Si le déficit touche ses habiletés motrices, il l'empêche alors d'y répondre de façon adaptée. Il serait ainsi plus adéquat de parler de psycho- perceptivo-motricité. (Soppelsa & Albaret, 2015, p. 4). Enfin, le critère de carence s'intéresse à l'origine de sa déficience. Dès lors, quels moyens pourrait-il mettre en place pour s'adapter à son environnement ? C'est sur ce questionnement que repose la thérapie psychomotrice. Le psychomotricien, par le déploiement de divers outils thérapeutiques, et le patient, par sa coopération, vont ensemble trouver des stratégies d'adaptation à son milieu. R. Soppelsa et J. M. Albaret (2015), décomposent la mise en place de la thérapie psychomotrice en cinq étapes relevant de cinq interrogations. En premier, le quoi ? , le psychomotricien procède par une évaluation quantitative et qualitative des moyens dont dispose le sujet. Cette analyse offre une approche de la sémiologie psychomotrice du patient. Celle-ci est constituée de symptômes, caractéristique, présente chez le sujet, qui n'apparat que dans des organisations morbides (Soppelsa & Albaret, 2015, p. 5). En outre, elle est psychomotrice dans le sens o elle est mise en évidence par l'examen psychomoteur, lui-même divisé en items. Ce sont des notions psychomotrices qui relèvent des concepts fondamentaux permettant au psychomotricien d'apprécier le sujet dans sa globalité et sa complexité. Ensuite, le pourquoi ? , il cherche les causes des troubles psychomoteurs. Elles peuvent être diverses, tant organiques que psychodynamiques et nécessitent une connaissance théorique dans de larges domaines médico- psychologiques. La question suivante est qui ? . Elle revient à appréhender la personnalité du patient et à se demander quel rôle a le symptôme dans son équilibre psychique. Il ne s'exprime pas de la même manière chez tous les individus. De plus, 78 il est possible que le patient en tire des bénéfices secondaires ou bien qu'il serve d'organisateur au sein du groupe social dans lequel l'individu est intégré. Que faire ? , établir un projet thérapeutique consiste à définir un ou plusieurs objectifs avec le patient. Enfin, comment faire ? , le psychomotricien choisit les médiations adéquates pour atteindre ces objectifs. Il imagine, crée, propose des activités, et s'adapte au mieux aux besoins du patient tout au long de la prise en soin. Celle-ci engage à la fois le patient et le psychomotricien dans tout leur être et au sein d'une relation thérapeutique (Soppelsa & Albaret, 2015). 2. 2. 1. 1 Le rôle de la posture empathique dans la relation thérapeutique Nous considérons que la spécificité de la thérapie psychomotrice est qu'elle repose sur un partage d'expériences vécues entre le patient et le psychomotricien. Olivier Moyano, lui-même psychomotricien, décrit l'implication corporelle comme la relation partagée entre l'enfant et le psychomotricien dans le cadre des séances (Gatecel & al, 2015, p. 333). En postulant qu'elle s'applique à un patient de tout âge, cette définition donne tout son sens à la réciprocité de l'implication corporelle nécessaire à la thérapie psychomotrice. Tout au long de la prise en soin, c'est ensemble que le psychomotricien et le patient vont pratiquer des activités cognitives, sensorielles et motrices à visées thérapeutiques. En tant qu'elles sont issues d'une relation intersubjective, elles impliquent les états mentaux des deux individus. O. Moyano insiste sur le fait que le psychomotricien constitue un support relationnel, générateur dans les interactions de traces mnésiques mais aussi affectives pour le sujet (Gatecel & al, 2015, p. 334). Nous proposons donc de définir 79 la relation thérapeutique en psychomotricité comme l'influence réciproque qui se joue entre la psycho-corporéité du patient et celle du psychomotricien. Par psycho- corporéité nous entendons le lien indéfectible entre l'être psychique et l'être corporel. Cette relation nat et évolue sans cesse de la rencontre à l'aboutissement du projet thérapeutique. En même temps qu'elle l'étaye, elle s'élabore au sein d'un cadre thérapeutique fondé sur des données pratiques et de conscience professionnelle. Les premières concernent le lieu et l'horaire du rendez-vous, la prescription médicale, le champ de compétence du psychomotricien, etc. Les secondes se rapportent à la fois à l'application des lois éthiques, mais également à la conscience morale individuelle qui consiste à respecter la subjectivité du patient, à ne jamais lui imposer sa propre perspective en laissant libre cours à la sienne. Ce sont ces impératifs qui rendent le cadre contenant et sécurisant pour le patient. Par ailleurs, la relation thérapeutique permet la mise en place d'une alliance thérapeutique, fondée sur la confiance, la bienveillance, le non-jugement. Elle dépend de l'adhésion du patient à la thérapie, dans laquelle il doit être acteur au même titre que le psychomotricien. C'est en relation qu'ils vont pouvoir remplir leurs objectifs communs. Le psychomotricien va également percevoir chez le patient des signes corporels et émotionnels avec lesquels il va entrer en résonance afin de pouvoir y apporter une réponse tant au niveau sensoriel et corporel qu'au niveau du langage. (Gatecel & al, 2015, p. 334). En effet, l'aptitude empathique du psychomotricien entre en jeu dans l'établissement et la continuité de la relation thérapeutique. Elle est sollicitée dès sa rencontre avec le patient et va ensuite permettre une compréhension de plus en plus fine des ressentis de ce dernier. La prise en soin pourra alors être conçue sur-mesure , elle sera personnalisée pour convenir au 80 mieux à ses besoins. Toutes les expériences qu'ils vont vivre ensemble reposeront sur une adaptation du comportement du psychomotricien mais également des activités, des médiations utilisées et du cadre dans lequel il les propose. Cette adaptation permanente est la preuve d'une réelle préoccupation empathique (Gatecel & al, 2015, p. 347). Elle est sous-tendue par l'hypothèse empathie- altruisme de D. Batson, que nous avons présentée en première partie, sur l'histoire du concept. La compréhension empathique, n'impliquant pas toujours un partage émotionnel et reposant nécessairement sur une distinction soi-autrui, opère une distanciation entre les éprouvés du patient et ceux du psychomotricien. Ce dernier n'étant alors pas personnellement affecté par les émotions exprimées par le patient, son empathie soutient la volonté de l'aider. Il s'agit d'une posture psychocorporelle bienveillante, compréhensive et à l'écoute des moindres signaux provenant du comportement du patient, et ce, à finalité altruiste. La notion de posture psychocorporelle sous-entend que les dynamiques psychiques et corporelles constituant la subjectivité du psychomotricien sont sans cesse entremêlées dans sa façon d'être (Servant-Laval, 2017) auprès du patient. C'est pourquoi nous postulons que l'empathie, dans la thérapie psychomotrice, est une réelle posture psychocorporelle, d'o le terme d'empathie psychocorporelle. Elle dépasse la simple situation de compréhension des émotions d'un patient à un instant précis. En même temps qu'elle s'étaye sur toutes ces situations, elle sous-tend un comportement global chez le psychomotricien. Résumons. La relation thérapeutique est constituée par les influences réciproques et permanentes des psycho-corporéités du patient et du psychomotricien. Or, nous envisageons justement l'empathie du psychomotricien comme une posture psychocorporelle. Alors, nous pouvons dire que cette dernière 81 est responsable de la relation thérapeutique et a une véritable incidence sur le patient. Par ailleurs, la relation thérapeutique, par l'implication mutuelle du patient et du psychomotricien, est un soubassement de la thérapie psychomotrice, donc l'empathie psychocorporelle du psychomotricien l'est aussi. Lorsque la psychomotricienne arrive dans le hall du service intra-hospitalier de soin psychiatrique, Monsieur K. est allongé au sol. Il est seul, recroquevillé sur le flanc gauche. Ses bras enroulés autour de ses jambes, elles-mêmes pliées et remontées contre sa poitrine, il engouffre sa tête dans l'espace séparant ses épaules de ses genoux. Les autres patients et les infirmiers passent à côté de lui sans lui prêter attention. Est-ce devenu une habitude dans le service que Monsieur K. s'allonge en position fœtale ? Les soignants sont-ils trop occupés pour s'arrêter ? Quoi qu'il en soit, la psychomotricienne s'approche alors en lui demandant s'il va bien. Il lève la tête et prononce doucement : je veux ma maman . Il lui semble triste. Elle s'accroupie, se présente, et lui propose d'en discuter avec elle. Il se lève, et, avec un léger sourire, se présente brièvement à son tour. Il a l'air soulagé de voir quelqu'un lui porter de l'intérêt et a peut-être besoin, à cet instant, d'une oreille attentive. C'est ainsi que se sont rencontrés Monsieur K. et la psychomotricienne. Dans sa posture, Monsieur K. a sans doute ressenti de la contenance et une capacité d'écoute. Il a alors pu s'ouvrir à elle. Tous les jours qui ont suivis, lorsqu'elle était présente dans le service, elle le saluait. Il manifestait à chaque fois une grande excitation. Il sautillait sur place, bras et jambes tendus, les poings serrés. Puis il riait, en portant ses poings devant sa bouche. Il semblait ne pas avoir connaissance 82 de la notion de distances relationnelles. Il cherchait le contact physique et lui parlait en se rapprochant de très près. Lorsque son séjour à l'hôpital a pris fin, il est revenu vivre chez sa mère et a continué son suivi au CMP. Le principal objectif était que Monsieur K. puisse se détacher de cette dernière, de qui il était très dépendant. Le médecin a prescrit une prise en soin en psychomotricité. La psychomotricienne a alors procédé à un examen psychomoteur complet qui a engendré de l'anxiété chez Monsieur K. Lorsqu'il était en difficulté, il semblait inquiet et la psychomotricienne devait le rassurer en permanence. Fort heureusement, elle avait entretenu le début de relation thérapeutique qui s'était précédemment instauré entre elle et le patient. Le bilan a révélé des symptômes évocateurs d'une dyspraxie visuo-spatiale. Elle a donc décidé, afin de le faire gagner en autonomie, d'orienter le suivi de Monsieur K. sur, d'une part, le renforcement des coordinations dynamiques globales, de la dextérité manuelle et des fonctions visuo-spatiales. En parallèle, il lui a semblé essentiel de l'aider à réguler l'excitation qu'il éprouvait et manifestait dans les interactions sociales et de développer son appréciation des distances relationnelles. Désormais, Monsieur K. semble appréhender les relations intersubjectives de façon plus adéquate. Il parvient à réguler son excitation et respecte les distances. Il manifeste toujours une anxiété lorsque l'activité proposée met en jeu ses difficultés. Cependant, alors qu'il tentait auparavant d'éviter ces situations, il démontre de plus en plus une capacité à surmonter ses craintes et s'engage très sérieusement dans les propositions. La semaine dernière, Monsieur K a semblé pris au dépourvu lorsque la psychomotricienne lui a annoncé qu'elle allait lui apprendre à faire ses lacets. Il l'a véritablement suppliée de faire autre chose avant d'essayer de changer de sujet par 83 tous les moyens. Pourtant, quelques temps avant, ils s'étaient mis d'accord sur cet objectif : apprendre à faire ses lacets cette année. Mais ce jour-là, il répétait : Attends, attends, j'ai encore quelque chose à vous dire ! , sans vraiment savoir quoi. Le temps passait, et, alors qu'elle tentait une dernière fois d'insister, il lui a demandé si elle pouvait exceptionnellement reporter cette activité. Elle a alors accepté et ils ont décidé ensemble de la prévoir pour la semaine à venir. Nous voilà donc à cette prochaine séance. Monsieur K. sait qu'il va commencer à apprendre à faire ses lacets aujourd'hui. Alors il parle, de tout et de rien, sans interruption. La psychomotricienne profite d'un court moment de pause dans son élocution pour aborder le sujet. Elle lui explique très sereinement qu'il va apprendre à son rythme, que ce n'est pas un apprentissage facile mais, qu'avec de l'entranement, il est tout à fait capable d'y parvenir. Il accepte rapidement mais semble inquiet. Il ne parle plus et adopte une posture légèrement renfermée. Elle lui indique qu'elle reste à côté de lui pour l'aider et commence par lui expliquer verbalement l'exercice tout en lui montrant les gestes sur des lacets accrochés à une plaque. Il porte grandement attention aux mouvements manuels de la psychomotricienne, ses yeux sont fixés sur les lacets. C'est à son tour. Tu ne vas pas être en colère si je n'y arrive pas ? La psychomotricienne se positionne face à lui et tente de le rassurer : Je ne suis pas là pour me mettre en colère. Il n'y a pas de raison de se mettre en colère car vous êtes là pour apprendre, et moi pour vous aider. Monsieur K. se redresse, attrape la plaque, et s'attèle à reproduire les gestes de la psychomotricienne. Il n'y parvient pas tout de suite mais persévère. Après quelques temps et de réels progrès, la psychomotricienne lui propose d'arrêter l'activité et de la reprendre la prochaine fois. Il accepte. Tu es fière moi ? Elle le félicite grandement et appuie son 84 évolution : Bien sûr ! Mais c'est à vous d'être fier de vous ! Vous voyez ? Vous êtes tout à fait capable d'y arriver. Apparaissent ici très nettement les capacités d'adaptation de la psychomotricienne. Lorsqu'elle perçoit chez le patient une trop grande anxiété, elle lui propose un accord. Par ailleurs, ne se laissant pas envahir par celle-ci, elle garde en tête l'objectif de faire gagner Monsieur K. en autonomie. Elle essaye alors de procéder à l'activité au rythme qu'elle pense être celui du patient. Fort de cette écoute bienveillante, ce dernier se montre ensuite capable d'affronter ses difficultés et témoigne une envie d'apprendre. Ils semblent tous deux très engagés au sein d'une alliance thérapeutique solide. Dès mon arrivée, j'ai perçu entre eux une véritable relation thérapeutique fondée, en partie, sur l'implication et l'attitude compréhensive de la psychomotricienne. D'ailleurs, Monsieur K. , juste après s'être présenté à moi, m'a demandé d'un air inquiet si j'allais la remplacer. Une fois rassuré, il a toujours été très accueillant et m'a beaucoup impliquée de lui-même dans les activités. 2. 2. 1. 2 La communication non-verbale ou l'expression de la posture empathique La relation thérapeutique est affaire de communication. Selon Jacques Cosnier, professeur émérite en psychologie des communications, La Communication implique un émetteur et un récepteur, reliés par un Canal (ou des canaux), qui fournit un support aux signaux qui véhiculent le Message, les signaux sont organisés selon les prescriptions d'un Code, et le Message ainsi transmis apporte 85 une Information, c'est-à-dire modifie le niveau de connaissance (ou d'incertitude ) du récepteur. (Cosnier, 1977). Au sein de notre propos, la communication a un intérêt thérapeutique et soutient des objectifs, communs au patient et au psychomotricien. Par leur implication corporelle mutuelle dans la thérapie, elle sera en partie verbale, et surtout non-verbale. La façon dont on le dit importe plus que ce qu'on dit. (Gatecel & al, 2015, p. 341). Selon Gatecel & al (2015), ce deuxième aspect représente 80% des signaux transmis. Une majorité d'entre eux sont à caractère émotionnel et indiquent les intentions du sujet. C'est par ce biais que le psychomotricien incarne une posture psychocorporelle empathique auprès du patient, et ce, sous différentes modalités : la posture, le tonus, la respiration, les gestes, l'espace, les mimiques, le regard et la voix. Nous avons précédemment utilisé le terme de posture au sens figuré, c'est-à- dire une façon d'être, mais c'est la posture, au sens propre, qui est une composante de la communication non verbale. D'après la définition d'Agnès Servant-Laval (2017), elle correspond alors à la disposition relative des différents segments corporels et le maintien de cette organisation du corps dans l'espace. Elle est un réel indicateur des états mentaux de l'individu, chacun d'eux étant associé à des éléments de posture caractéristiques. A. Servant-Laval cite Henri Wallon pour qui la posture est déterminée par l'équilibre tonique du corps, qui lui-même, est sous influence émotionnelle permanente. Le tonus est le niveau de tension de la musculature. (Servant-Laval, 2017). La fonction tonique et le système émotionnel sont indissociables car ils exercent l'un sur l'autre des influences réciproques. C'est pourquoi Marc Guiose, psychomotricien, psychologue et psychothérapeute de formation psychanalytique, affirme que les différentes pratiques de relaxation 86 (contrôle de la respiration, mobilisations passives ou actives, suggestions, etc. ) agissent sur ce qu'il nomme le tonus émotionnel . En effet, par le climat émotionnel apaisant dans lequel elles se déroulent, elles provoquent un abaissement du tonus musculaire. Parallèlement, la détente musculaire, induite par les actions concrètes des techniques de relaxation, permet d'abaisser les tensions psychiques du patient (Guiose, 2007, p. 60). Par ailleurs, l'équilibre tonique de chaque individu est organisé selon un modèle capable de se moduler lors de l'expression physiologique et motrice d'un état émotionnel. C'est le fondement de ce que J. de Ajuriaguerra a nommé le dialogue tonico-émotionnel entre deux partenaires. Le tonus, dans sa dimension relationnelle, est alors le reflet des éprouvés internes de l'individu. Les motivations empathiques du psychomotricien sont donc perceptibles, par le patient, dans la régulation et la répartition de son tonus déterminant sa posture globale. La respiration entretient un lien étroit avec le tonus et les émotions. Pour l'expliquer, M. Guiose, (2007) prend l'exemple de l'hyperventilation. Elle est associée, entre autres, à un état de stress émotionnel. Elle en résulte en même temps qu'elle l'entretient. Pourtant, la relaxation, visant à abaisser le tonus musculaire et les tensions psychiques, peut s'appuyer sur l'hyperventilation. Réalisée au sein d'un cadre rassurant, des études expérimentales ont montré qu'elle pouvait avoir des effets de détente. Plus généralement, le contrôle de la respiration est une composante très utilisée par la pratique de différents types de relaxation (Guiose, 2007). D'autre part, selon A. Servant-Laval (2017), la respiration, au même titre que le tonus et les émotions, se trouve à la croisée des fonctions physiologiques et psychiques. En ce sens, son rythme et son amplitude sont propres au sujet et se modulent en permanence. Dans l'interaction, les caractéristiques de la respiration 87 de l'un et l'autre des protagonistes peuvent s'accorder. Le psychomotricien, en proposant une cadence respiratoire, peut agir sur celle du patient et donc sur son tonus et ses émotions. En tant que miroir de ses propres états mentaux, elle peut également lui communiquer ses intentions empathiques. Il existe trois niveaux toniques correspondants aux degrés de contraction musculaire. En premier lieu, le tonus de fond est une contraction légère d'origine réflexe, permanente et isométrique. Ensuite, le tonus postural est responsable du maintien de la posture. Enfin, le tonus d'action sous-tend la réalisation de mouvements. Ce dernier met en évidence une nouvelle composante de la communication non-verbale, le geste. Le geste est défini par Aurélien D'Ignazio et Juliette Martin, tous deux psychomotriciens, comme une combinaison de mouvements, produisant une action consciente et volontaire, ayant un but (D'Ignazio & Martin, 2018, p. 221). Dans l'interaction, le geste est impliqué, au même titre que le registre verbal, dans l'expression d'un contenu. Il peut appuyer ou illustrer le propos aux côtés de la parole, mais également s'en abstraire. Il est un vecteur primordial de l'information (Cosnier, 1977). Les gestes du psychomotricien, pour traduire sa posture empathique, doivent être contenants, sécurisants et adéquats. Ils dépendent de la dynamique temporo-spatiale de l'interaction. En effet, leur rythme et leur amplitude doivent témoigner d'une écoute attentive et être en harmonie avec les manifestations psychocorporelles du patient. Les gestes des deux protagonistes peuvent entrer en synergie, et ceux du psychomotricien, en se régulant, prennent alors une signification empathique. Le geste se déploie dans l'espace de l'interaction selon des distances relationnelles, les bulles de l'anthropologue et sociologue Edward T. Hall. Elles sont au nombre de quatre, chacune correspondant à l'écart métré séparant les deux 88 sujets. Du corps à corps à un éloignement de sept mètres cinquante, elles dépendent de la relation qui les unit. La distance peut ainsi être intime , personnelle , sociale ou publique (Galliano & al, 2015). Au sein de la thérapie psychomotrice, la distance entre le patient et le psychomotricien varie en fonction des activités pratiquées. La distance relationnelle doit être adaptée aux besoins du patient tout en se conformant au cadre thérapeutique. Elle est limitée par l'espace et l'organisation de la salle de psychomotricité. De plus, même lorsqu'elle implique un contact physique, et qu'elle est donc dite intime , elle doit rester thérapeutique par un toucher respectueux, attentionné mais non intrusif. Le psychomotricien régule donc l'espace qu'il occupe en fonction des besoins du patient, des médiations utilisées, des objectifs thérapeutiques et de la dynamique de leurs interactions. Nous avons également insisté sur l'importance de la composante faciale de l'expression émotionnelle. Bien que dans la thérapie psychomotrice l'expressivité du corps tout entier soit engagée, dans les interactions en général l'expression faciale domine. En effet, la communication orale étant émise par la bouche, le regard de l'autre est spontanément attiré vers le visage. De plus, chaque état mental peut être associé à une mimique spécifique. Ajoutée au regard conciliant adressé au patient, elle permet alors au psychomotricien de lui signifier qu'il est à l'écoute de ses demandes. Le regard et l'expression faciale attestent d'une présence bienveillante du psychomotricien dans toutes les expériences qu'ils peuvent vivre ensemble. De surcrot, le paralangage est riche d'affectivité. Le volume de la voix, son timbre, le débit de la parole et l'articulation des mots transmettent de nombreuses informations sur l'émotion d'un sujet. En dehors du vocabulaire employé, le psychomotricien doit adapter ces caractéristiques non verbales à l'âge et aux 89 capacités perceptives du patient. De plus, être compréhensif ne veut pas dire le materner , elles ne doivent donc pas être infantilisantes. Elles ont en revanche, dans la relation thérapeutique, un rôle de contenance. En portant une attention particulière à la prosodie de sa voix dans son élocution, le psychomotricien signifie au patient ses motivations. L'empathie du psychomotricien, au sens psychocorporel o nous l'entendons, reflète donc sa qualité de présence. Ces informations sont adressées au patient par sa posture, la régulation de son tonus, de sa respiration, sa gestuelle, ses expressions faciales et vocales. Elles représentent, nous l'avons dit, 80% des signaux transmis. Les 20% restants concernent donc les propos du psychomotricien. Ceux-ci doivent concorder avec l'expression des composantes non-verbales, et le vocabulaire employé doit s'adapter aux aptitudes du patient. De plus, en s'appuyant sur l'observation des expressions de l'individu, le psychomotricien peut décrire, verbalement, ce qu'il perçoit et les états émotionnels qu'il comprend subjectivement. Ainsi, il propose au patient une certaine interprétation de ses manifestations comportementales, lui démontre une écoute attentive, et lui permet d'accéder à la représentation de ses éprouvés émotionnels. Le patient a alors la possibilité de mettre en lien ses ressentis internes avec ses expressions corporelles, faciales et verbales, et l'émotion qu'ils sous-tendent. Comme avant chaque séance, Monsieur K nous attend, la psychomotricienne et moi, devant la porte de la salle d'attente. Avant qu'il ne nous aperçoive, nous l'entendons dire Ah ! Les voilà ! Lorsque nous arrivons au bout du couloir, nous le voyons se balancer de gauche à droite, s'appuyant sur une jambe puis l'autre. Un 90 grand sourire se dessine sur son visage. Il affirme avoir reconnu les pas de la psychomotricienne. Nous nous serrons la main et échangeons quelques mots. Nous nous dirigeons tous trois vers la salle de psychomotricité. Là, il enlève rapidement sa veste tout en martelant qu'il a beaucoup de choses à nous dire, et vient s'assoir avec nous. Ils sont installés de part et d'autre du bureau, et je suis assise sur le côté. Alors, on peut discuter un petit peu ? La psychomotricienne acquiesce. Le visage de Monsieur K. se remplit de joie. Il se redresse, rit, serre les poings, les porte à sa bouche et plisse les yeux. La psychomotricienne rit aussi et déclare : Eh bien ! Ça a l'air de vous faire plaisir ! Vous avez besoin de ce temps-là ? Alors, dtes- moi, de quoi voulez-vous nous parler ? Elle se penche légèrement vers lui, pose ses avant-bras sur la table et le regarde attentivement avec un sourire bienveillant. Il lui raconte son rêve de la nuit passée, à l'Elysée avec tous ses amis. Il se balance d'avant en arrière sur sa chaise, parle très vite et bégaie. Alors la psychomotricienne se redresse, prend une grande inspiration par le nez en allongeant son axe verticalement, et expire par la bouche en relâchant son étirement. Monsieur K. l'imite en même temps. D'une voix douce, claire et apaisante, elle prononce : Essayez de vous calmer, pensez à respirer et reprenez doucement. Nous avons le temps. Elle revient à sa position initiale. Monsieur K. arrête alors de se balancer, se redresse sur sa chaise et, après avoir repris une grande inspiration, il réitère son histoire lentement. Sa posture semble détendue et son discours est beaucoup plus intelligible. Cet exemple illustre l'importance et la multiplicité des signaux non-verbaux provenant de la psychomotricienne et qui témoignent de son empathie psychocorporelle. D'abord, elle décèle chez le patient un besoin de s'exprimer et adopte une posture d'écoute. Puis, elle observe une forte excitation dans le 91 comportement de Monsieur K. et ajuste le sien pour lui permettre de la réguler. De plus, elle appuie verbalement ce qu'elle comprend de ses expressions. Finalement, le patient semble percevoir cette posture empathique et s'appuie dessus pour réussir à s'apaiser et à parler plus clairement. 2. 2. 1. 3 Pouvons-nous parler d'outil thérapeutique ? La définition que nous avons retenue depuis le début de ce mémoire est celle de J. Decety (2004) pour qui l'empathie regroupe deux éléments. Le premier, affectif , correspond à l'aperception de l'émotion d'autrui et est accompagnée, ou non, d'un partage émotionnel. Le second, cognitif , se rapporte à la capacité d'adopter sa perspective subjective. Il s'oppose donc à d'autres théories qui distinguent ces deux éléments en deux types d'empathie, l'une affective, et l'autre cognitive. Au contraire, il rejoint l'approche psychothérapeutique qui voit dans l'empathie une capacité à pénétrer la subjectivité du patient par rapport à ses expressions émotionnelles verbales et non-verbales. Elle prend alors la forme, d'après l'auteur, d'un outil thérapeutique . Il s'appuie sur la pensée de Carl Rogers, psychologue humaniste. Être empathique, c'est percevoir le cadre de référence interne d'autrui aussi précisément que possible et avec les composants émotionnels et les significations qui lui appartiennent comme si l'on était cette personne, mais sans jamais perdre de vue la condition du comme si . (Rogers cité par Decety, 2004, p. 59). 92 Dans l'absolu, si le thérapeute pouvait accéder à l'ensemble des éprouvés psychocorporels du patient et à son vécu aussi bien conscient qu'inconscient, alors il pourrait aisément comprendre les motivations de ses comportements et ses intentions. Or, ce projet est inconcevable. Alors, le psychothérapeute s'appuie sur son propre champ d'expérience sensible, relationnel et émotionnel, pour pénétrer celui du patient. À travers leurs interactions et l'observation du sujet, il intègre ses éprouvés et lui en propose une interprétation (Decety, 2004). Bien que les objectifs et les moyens d'intervention du psychothérapeute soient différents de ceux du psychomotricien, l'intérêt de C. Rogers pour la relation d'aide en thérapie est pertinent pour notre propos. Il est le fondateur de l'Approche Centrée sur la Personne (ACP), méthode de psychothérapie dans laquelle la compréhension empathique est une façon d'être (Decety, 2004, p. 59). Nous prenons donc le parti d'appliquer sa définition du processus empathique à celui qui s'opère en psychomotricité par la posture psychocorporelle du psychomotricien. Le rôle de ce dernier n'est pas de ressentir les émotions du patient afin de lui en offrir une interprétation, comme c'est le cas du psychothérapeute adepte de l'ACP. Le psychomotricien partage avec lui des expériences psychocorporelles immédiates et nouvelles, faisant natre des émotions chez le patient qui, à travers sa relation avec le psychomotricien, va pouvoir accéder à des représentations mentales de celles-ci. Parce qu'il vit lui aussi le moment, le psychomotricien peut plus facilement recevoir les émotions du patient et se mettre à sa place pour les comprendre. Nous avons décrit l'importance de l'empathie psychocorporelle du psychomotricien dans la relation thérapeutique, ainsi que l'ensemble des éléments non-verbaux par lesquels il la fait transparatre. Son implication corporelle admet un nombre élevé de ces signaux, formalisés par un cadre thérapeutique et des objectifs 93 partagés. Il les adresse au patient qui peut alors les recevoir, se sentir écouté et compris. Ces sentiments permettent au sujet de s'impliquer en toute confiance dans une relation thérapeutique bienveillante, sur laquelle il peut prendre appui pour vivre des expériences plus ou moins difficiles pour lui et en parler librement. Cette relation favorise donc l'adhésion du patient à la thérapie psychomotrice et contribue à l'alliance thérapeutique. Constituée de l'engagement mutuel des deux individus, celle-ci alimente en retour la posture empathique du psychomotricien qui s'adapte sans cesse aux besoins du patient. Il s'agit là d'un cercle sans fin que nous avons tenté de schématiser9. C'est un réseau, reliant les composantes nécessaires à la thérapie psychomotrice, qui se crée et s'entretient en permanence. Sur le long terme, nous pouvons même le lire en sens inverse. L'empathie psychocorporelle du psychomotricien étaye l'alliance thérapeutique qui soutient l'adhésion du patient à la thérapie. L'harmonie de la relation thérapeutique qui unit les deux individus s'en trouve renforcée. Elle permet alors au patient de se sentir contenu au sein de la thérapie et de favoriser un laisser-aller de sa psycho-corporéité. Le psychomotricien, en percevant les moindres modifications du comportement du sujet, adapte toutes les composantes non-verbales qui composent le sien, et ainsi, module son implication corporelle. Sa posture empathique, ainsi accentuée et personnalisée, peut être au plus près des besoins et de la réalité du patient. Toutefois, ce schéma n'est pas exhaustif, et, les flèches qui le composent, encore moins. Chacun des éléments pourrait être relié aux autres car tous s'entremêlent dans la relation intersubjective entre le patient et le psychomotricien. Nous considérons donc l'empathie psychocorporelle du psychomotricien comme un outil thérapeutique. L'empathie, au sens strict du terme, se rapporte à 9 cf. infra Annexe IX, p. IX 94 la compréhension des émotions du patient dans toutes les situations qu'ils partagent. Avant d'être un outil pour le thérapeute, c'est un processus psychologique au cœur de toute relation intersubjective. (Decety, 2004, p. 58). Toutefois, nous avons démontré que la posture thérapeutique du psychomotricien relevait d'un tout autre niveau d'empathie, une façon d'être comme fondement de la thérapie psychomotrice. Depuis le début de la prise en soin de Monsieur K. en psychomotricité, il a l'habitude de demander à chaque fin de séance de jouer la colère . Il met toujours en scène deux figures d'autorité disputant un délinquant. Il distribue alors les trois rôles en s'attribuant à chaque fois celui d'un des deux personnages en colère. Cependant, lorsque Monsieur K. joue une figure d'autorité, souvent un policier, il ne se met pas vraiment en colère. Par exemple, son ton est neutre pour dire : Tu vas aller en prison avec rien à manger et rien à boire jusqu'à quatre-vingts ans parce que tu as fait une grosse bêtise, il faut assumer. Monsieur K. cherche-t-il à jouer la colère ou simplement à adopter une figure autoritaire ? Associe-t-il la colère à la figure d'autorité, ou peut-il envisager une réaction colérique de la part de la personne se faisant réprimander ? Face à ces interrogations et après qu'il ait pu jouer le policier durant de nombreuses séances, j'ai fait à Monsieur K. la proposition suivante. Aujourd'hui, Monsieur K. invente une histoire qui concerne un magicien, son assistante et un voleur venant leur dérober un tableau. Cette fois, je lui demande s'il est d'accord pour inverser les rôles afin qu'il joue le voleur et que nous, la psychomotricienne et moi, jouions la magicienne et l'assistante. Il ne me répond 95 pas et semble nerveux. Je tente alors de le rassurer en lui expliquant que nous faisons semblant et que nous pouvons arrêter le jeu quand il le souhaite. Il accepte. La psychomotricienne ajoute que, même en tant que voleur, il peut ne pas se laisser faire. De nouveau, il acquiesce. Nous commençons alors à jouer, la psychomotricienne est l'assistante et je suis la magicienne. Nous mimons toutes deux une scène de magie quand le voleur arrive, attrape le tableau et s'éloigne. Nous nous dirigeons donc vers lui en criant Au vol ! Au vol ! Nous lui demandons de nous rendre le tableau. Il a l'air surpris et intimidé, il se replie sur lui comme s'il se faisait réellement disputer et nous rend le tableau. Sortant du jeu, la psychomotricienne lui chuchote de se défendre et de partir en affirmant qu'il reviendra, ce qu'il fait. À peine dit, il interrompt le jeu prétextant la fin de la séance. Avec un grand sourire, il nous demande comment était sa prestation. Monsieur K. semble incapable de répondre à quelqu'un qui se met en colère contre lui. En parallèle, il parle à chaque séance de la relation conflictuelle qu'il entretient avec sa mère. Souvent, il l'imite : Arrête de poser des questions sinon tu prends tes clics et tes clacs et tu dégages de chez moi ! . Y a-t-il un rapport entre le fait de jouer la colère en séance et sa relation avec sa mère ? J'ai essayé de comprendre ce qu'entendait Monsieur K. par jouer la colère , il m'a répondu : C'est s'énerver très très fort, froncer les sourcils et casser tout. Alors, je lui ai demandé pourquoi c'était important de le faire en séance, et il a affirmé : Ici, on peut apprendre à se mettre en colère. Les séances s'étant arrêtées brusquement à cause de la crise sanitaire actuelle, je n'ai pu avoir plus de réponse. Outre les raisons qui poussent Monsieur K. à jouer la colère, il semble que ce soit pour lui un réel besoin. Les notions de colère et d'autorité prennent beaucoup de place dans son discours, que ce soit lorsqu'il parle de sa mère ou lorsqu'il est en difficulté et 96 qu'il demande à la psychomotricienne si elle va le réprimander. Il dispose donc d'un endroit au sein duquel il peut expérimenter les deux positions, celui qui est en colère ou celui contre qui elle est dirigée. La psychomotricienne suit ses choix, il décide des scénarii et elle s'adapte, ou elle l'oriente sur certaines pistes mais toujours avec son accord. L'empathie psychocorporelle de la psychomotricienne est ici un véritable outil thérapeutique dans le sens o elle permet à Monsieur K. de surmonter ses difficultés, qu'elles soient relationnelles ou praxiques, jusqu'à proposer, de lui-même, des activités qu'il ne matrise pas. D'ailleurs, lors de la dernière séance que nous avons pu vivre ensemble, il a inventé un nouveau jeu de rôle. Il a souhaité prendre la place de la psychomotricienne et qu'elle devienne la patiente. Tout au long de la séance, il l'a beaucoup félicitée : C'est très bien ce que tu as fait, je suis fier de toi. Et lorsqu'elle lui répondait que cela lui faisait plaisir, il reprenait ses mots : Ah ça te fait plaisir ! Tout se passait comme s'il essayait de reproduire la posture empathique qu'il percevait certainement chez la psychomotricienne depuis le début de la thérapie. À la fin de cette séance, lorsqu'ils sont redevenus eux-mêmes, la psychomotricienne lui a demandé ce qu'il avait pensé de ce changement de rôle. Ça m'a beaucoup plu de faire comme toi, et tout. J'adore quand toi tu fais le patient et que moi je suis ton psychomotricien préféré. La prochaine fois, on fait des dessins parce que moi je sais pas dessiner et je veux apprendre. Monsieur K. 97 2. 2. 2 Réflexion sur l'empathie psychocorporelle du psychomotricien La relation qui unit le patient et le psychomotricien fait partie intégrante de la plus large famille des relations intersubjectives. Par essence, elle engage d'autres processus que celui de l'empathie. Souvent automatiques et involontaires, ils sont responsables du partage d'affect. Ce phénomène, ordinaire lorsqu'il s'agit d'interactions courantes, peut compromettre la caractéristique thérapeutique de la relation qui nous intéresse. Du fait des spécificités de l'implication du psychomotricien dans la thérapie, il doit prendre garde à ce que sa posture reste empathique et adéquate. Il s'agit là de porter une attention particulière à ce qui se joue entre lui et le patient. Tout d'abord, la contagion émotionnelle est définie par O. Luminet & al (2013) comme la tendance à imiter automatiquement et à synchroniser les expressions, les vocalisations, les postures, et les mouvements avec ceux d'une autre personne. (Luminet & al, 2013, p. 250). Selon E. Pacherie (2004), la contagion émotionnelle traduirait une certaine indifférenciation entre soi et autrui. Elle l'assimile, entre autres, au moi collectif induit par les phénomènes de foules. Un autre exemple pourrait être celui du fou rire. Au contraire, la sympathie et l'empathie, que nous avons défini au début de notre sujet, opèreraient une distinction soi-autrui. Toutefois, la première aurait pour fonction d'établir un lien affectif avec autrui alors que la seconde viserait la compréhension de l'autre. E. Pacherie explique alors que l'empathie peut étayer la sympathie, mais que cette dernière n'est pas toujours issue d'une relation empathique. D'un autre point de vue, celui de J. Decety (2004), la sympathie et la contagion émotionnelle seraient en fait des équivalents. 98 Nous avons déterminé le fait que la posture du psychomotricien auprès du patient avait pour but de signifier une intention d'écoute et de compréhension. En ce sens, et d'après la pensée d'E. Pacherie (2004), elle est donc de nature empathique. Cependant, le psychomotricien doit rester vigilant vis à vis de ses motivations. Par toutes les interactions et expériences que partagent les deux individus, un lien affectif peut se nouer entre eux au fil du temps. Par conséquent, les objectifs du psychomotricien au sein de cette relation doivent rester empathiques, viser la compréhension du patient et non directement la création de ce lien affectif. Nous avons pu voir grâce aux expériences de D. Batson, que l'empathie et la sympathie pouvaient être précurseurs d'actes altruistes. Cependant, le sujet sympathisant, étant affecté par les émotions de l'autre, a tendance à fuir la situation s'il le peut. Ce n'est pas le cas de l'individu empathique qui répond présent devant la détresse d'autrui, et lui apporte son aide de façon inconditionnelle. De surcrot, E. Pacherie (2004) soulève un point important. Elle donne l'exemple, à l'extrême, d'un individu sadique comprenant la souffrance de l'autre, s'en réjouissant et se servant de son aptitude empathique pour amplifier cette détresse. Plus modérément, nous comprenons que l'empathie ne sous-tend pas toujours des actes altruistes. La capacité empathique du psychomotricien n'est donc pas suffisante pour parler d'empathie psychocorporelle, il faut qu'elle s'associe à une volonté continue d'aider le patient. Si la relation ne procède que par sympathie ou contagion émotionnelle, le psychomotricien ne sera pas apte à accompagner le patient dans l'accomplissement de leurs objectifs et elle ne sera donc plus qualifiée de thérapeutique. Pour que la relation soit thérapeutique et efficace donc, le psychomotricien doit en permanence être sûr de la qualité empathique de ses intentions. Cette 99 entreprise n'est pas si aisée. Le lien affectif que nous avons évoqué doit impérativement être tempéré par le cadre thérapeutique établi. De plus, nous avons décrit l'obstacle que peut représenter la différence de potentiel motivationnel d'un individu à l'autre dans la compréhension empathique. À l'inverse, si cette différence est moindre et que les potentiels motivationnels des deux individus sont très similaires, une identification à l'autre peut avoir lieu et favoriser une contagion émotionnelle. Si les signaux non-verbaux que le psychomotricien adresse au patient transmettent des informations de l'ordre d'un partage émotionnel, alors leur relation s'en trouvera dénaturée. L'adhésion du patient à la thérapie pourrait être amplifiée, mais l'alliance serait alors plus affective que thérapeutique. Au contraire, il pourrait manifester un refus face à cette communication, ce qui entraverait également l'alliance. Parallèlement, si le patient éprouve de l'affection pour le psychomotricien, l'empathie de ce dernier permet de la réguler et de tempérer l'attachement pour qu'il reste en faveur de la thérapie et ne complique pas la séparation. Enfin, pour garder une posture empathique, le psychomotricien partageant les expériences du patient, ne doit pas lui attribuer ses propres éprouvés. La compréhension doit toujours conserver une valeur hypothétique. Si les motivations de la psychomotricienne avait été purement sympathiques pour Monsieur K. , ou si elle s'était laissée aller à une contagion émotionnelle, elle aurait certainement été affectée par l'anxiété qu'il manifestait à l'idée de se confronter à ses difficultés. Elle n'aurait alors pas engagé des activités telles que l'apprentissage des lacets et les objectifs thérapeutiques n'auraient pu être remplis. Grâce à l'empathie de la psychomotricienne donc, Monsieur K. parvient désormais de lui-même à proposer des exercices complexes. Ce patient semble avoir 100 noué des liens importants avec elle. Toutefois, nous pouvons observer que le travail sur les distances relationnelles, le vouvoiement qu'elle emploie avec lui, ou encore le rappel du cadre et des objectifs thérapeutiques, permettent de moduler leur relation afin qu'elle reste appropriée. Par exemple, lorsque Monsieur K. s'approche très près d'elle pour lui parler, elle lui demande si cette distance est adaptée et il répond vivement : Tu sais bien que je rigole ! Regarde, je tends un bras entre nous et là c'est bon. En somme, en décrivant la posture thérapeutique du psychomotricien et les signaux communicationnels qu'elle engendre, nous considérons que le patient est capable de les recevoir. L'empathie étant la fonction qui permet de comprendre les intentions et les états mentaux d'autrui, nous pouvons imaginer que c'est par cette aptitude que le patient perçoit et comprend l'empathie psychocorporelle du psychomotricien. Mais si cette fonction empathique est défaillante, comment le patient peut-il y parvenir ? Prenons l'exemple des individus atteints d'un trouble du spectre de l'autisme, dont l'absence d'empathie constituerait l'un des symptômes fondamentaux. Selon G. Jorland (2006), des études ont démontré l'origine génétique de cette pathologie. D'autres ont ensuite cherché à déterminer les causes du défaut d'empathie. Il apparat clairement que les lésions responsables ne touchent pas le système cortical lié aux émotions mais les aires cérébrales qui contrôlent la vision. Ces résultats prouvent l'aspect principalement cognitif, et non pas affectif, du processus empathique. De plus, ils signifient que les patients présentant une absence d'empathie pourraient reconnatre les émotions d'autrui mais seraient inaptes à se mettre à sa place et à comprendre ces états mentaux. Nous pouvons donc imaginer que l'empathie psychocorporelle du psychomotricien soit ressentie par ces patients 101 grâce au mécanisme de résonance motrice. Il est lui-même permis par les représentations partagées dont les prémices, nous l'avons vu, sont présents dès la naissance. Bien qu'elle ne soit pas comprise, la posture empathique serait ainsi perceptible par une majorité de patients. Dès lors, il serait intéressant de mettre en œuvre une étude sur la perception de cette posture par des individus présentant des lésions au niveau des zones corticales responsables des représentations partagées. Ces dernières reposant sur les capacités sensori-motrices de l'individu, la perception de la posture du psychomotricien peut-elle engendrer une résonance motrice chez un patient atteint d'une déficience sensorielle et/ou motrice liée à une lésion cérébrale ? 102 Conclusion Pour conclure ces trois années d'études de psychomotricité, nous nous sommes interrogés sur la spécificité de la posture thérapeutique du psychomotricien, son empathie psychocorporelle. L'empathie est une fonction cognitive de compréhension des émotions d'autrui en adoptant sa perspective subjective tout en restant soi-même. Par conséquent, elle engage une certaine distanciation avec les éprouvés d'autrui et peut donc motiver des comportements d'aide. C'est là, la composante altruiste, fondement du professionnalisme du psychomotricien, comme de tout autre acteur de santé. Toutefois, au-delà d'une fonction de compréhension, nous proposons d'appréhender l'empathie comme une façon d'être essentielle et responsable de la qualité de la thérapie psychomotrice. Nous la nommons empathie psychocorporelle. Cette posture thérapeutique bienveillante et compréhensive s'adresse au patient par une communication essentiellement non-verbale au sein d'une relation thérapeutique fondée sur l'influence réciproque des deux individus. Elle est formalisée par un cadre thérapeutique contenant et contribue à l'instauration d'une alliance thérapeutique. La particularité de l'exercice du psychomotricien réside dans son implication corporelle et sa capacité d'adaptation au sein des expériences sensorielles, motrices, cognitives et affectives qu'il partage avec le patient. Dans l'interaction, l'empathie psychocorporelle du psychomotricien transparat au sujet. Elle constitue alors un outil thérapeutique, lui permettant de se sentir écouté et compris, de lâcher-prise pour atteindre leurs objectifs communs. Enfin, cette posture 103 thérapeutique demande au psychomotricien une attention particulière afin qu'elle demeure empathique et adéquate. Le jeudi 30 avril 2020, 19 heures Aujourd'hui je sais. C'est l'empathie psychocorporelle, que je crois être celle du psychomotricien, que j'ai senti se développer en moi pendant ces trois années d'études. Mon écoute, mon regard, ma compréhension du monde ont changé. Mon point de vue intègre peu à peu celui des autres. Maintenant, je sais. C'est cette posture bienveillante que j'adopterai et continuerai d'enrichir auprès des patients que je rencontrerai, si mon aspiration à devenir psychomotricienne se concrétise. Comment les études de psychomotricité permettent-elles au futur psychomotricien de déployer cette fonction de compréhension d'autrui propre à la nature humaine, en une empathie psychocorporelle à la base de la thérapie psychomotrice ? Il pourrait être pertinent d'analyser ces années d'études sous l'angle de la spécialisation de la posture empathique. 104 Bibliographie Bazan, A. (2009). Des Fantômes dans la Voix. Une hypothèse neuropsychanalytique sur la structure de l'inconscient. (Thèse) Blakemore, S. (2002). La reconnaissance des conséquences de l'action. In J. Nadel & J. Decety (dir. ), Imiter pour découvrir l'humain (p. 131-152). Paris, France : Presses Universitaires de France. Bekier, S. Guinot, M. (2015). Les interactions précoces anténatales et néonatales. In J. M. Albaret, F. Giromini, & P. Scialom (dir. ), Manuel d'enseignement de psychomotricité (Vol. 1. Concepts fondamentaux, p. 102-105). Berchem, Belgique : De Boeck. Berthoz, A. (2004). 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L'empathie. In O. Luminet & al, Psychologie des émotions (p. 89-127). Berchem, Belgique : De Boeck. Luminet, O. & al. (2013). Glossaire. In O. Luminet & al, Psychologie des émotions (p. 245-267). Berchem, Belgique : De Boeck. Nadel, J. (2003). Imitation et autisme. Cerveau & Psycho, (4), 68-71. Censabella, S. (2007). Les fonctions exécutives. Dans M. P. Nol (dir. ), Bilan neuropsychologique de l'enfant (PSY-EMD) (French Edition) (p. 117-137). Liège, Belgique : Mardaga éditions. Pacherie, E. (2004). L'empathie et ses degrés. In A. Berthoz & G. Jorland (dir. ), L'Empathie (OJ. SC. HUMAINES) (French Edition) (p. 251-275). Paris, France : ODILE JACOB éd. Potel, C. (2015). Quelles constructions fondamentales pour la psychomotricité ? In C. Potel, Être psychomotricien (2e éd. ) (p. 11-148). Toulouse, France : Erès. Rizzolatti, G. , & Craighero, L. (2004). THE MIRROR-NEURON SYSTEM. Annual Review of Neuroscience, 27(1), 169-192. Servant-Laval, A. (2017). Cours théorico-pratique / TD : Anatomie fonctionnelle . Recueil inédit, IFP Paris. Soppelsa, R. Albaret, J. M. (2015). Le domaine de la psychomotricité. In J. M Albaret, F. Giromini, & P. Scialom (dir. ), Manuel d'enseignement de psychomotricité (Vol. 1. Concepts fondamentaux, p. 4-7). Berchem, Belgique : De Boeck. Annexes ANNEXE I : La roue des émotions de Robert Plutchik Note. Les émotions sont traduites de l'anglais au français. Nous nous proposons de comprendre anticipation par excitation . Source : Dumas, T. (2018). La roue des émotions [Illustration]. Petit guide visuel : le cerveau. I ANNEXE II : Photographies du Jeu des Emotions en fabrication Note. En raison de la crise sanitaire et de l'arrêt imprévu des stages, je n'ai pas de photographie plus récente du jeu. Celles-ci vous permettent néanmoins de visualiser l'organisation du plateau de jeu et des cartes. II ANNEXE III : Expérience de Sally et Anne Source : Luminet, O. (2013). Figure 4. 3. : Sally et Anne [Illustration]. Psychologie des émotions : p. 109. III ANNEXE IV : Voie haute et voie basse vers le système limbique Source : Luminet, O. (2013). Figure 1. 3. : Voie haute et voie basse vers l'amygdale (d'après LeDoux, 1996) [Illustration]. Psychologie des émotions : p-35. IV ANNEXE V : Schéma des trajectoires dorsale et ventrale du traitement cérébral visuel Source : Bazan, A. (2009). Figure 15 : Les deux voies de traitement visuel selon Milner et Goodale [Illustration]. Des Fantômes dans la Voix. Une hypothèse neuropsychanalytique sur la structure de l'inconscient. (Thèse) V ANNEXE VI : Représentations latérale et médiane du cerveau humain Note. Les chiffres correspondent aux aires de Brodmann (BA) : Aire pré-motrice : BA 6 ; Aire motrice primaire : BA 4 ; Cortex somatosensoriel/aires somesthésiques (S1 et S2) : BA 1, 2, 3 ; Cortex cingulaire antérieur : BA 24, 25, 32 ; Cortex préfrontal médian : BA 9, 10 ; Partie fronto-polaire du cortex préfrontal : B 10 ; Partie orbito-frontale du cortex préfrontal : BA 11 ; Partie ventro-médiane du cortex préfrontal : BA 47 ; Pôle temporal dans lequel est enfouie l'amygdale : BA 38 ; Lobule pariétal inferieur : partie en dessous de BA 7 (vue de face latérale) Source : Luminet, O. (2013). Figure 1. 2. : Représentations latérale et médiane schématiques des régions cérébrales impliquées dans les fonctions émotionnelles [Illustration]. Psychologie des émotions : p. 32. VI ANNEXE VII : Représentation du cerveau du singe Source : Rizzolatti, G. , & Craighero, L. (2004). Figure 1 Lateral view of the monkey brain showing, in color, the motor areas of the frontal lobe and the areas of the posterior parietal cortex [Illustration]. THE MIRROR-NEURON SYSTEM : p. 25. VII ANNEXE VIII : Représentation du modèle efférent Source : Blakemore, S. (2002). Figure 1 : Modèle pour déterminer les conséquences sensorielles du mouvement [Illustration]. Imiter pour découvrir l'humain. VIII ANNEXE IX : Schéma représentant la place de l'empathie psychocorporelle du psychomotricien au sein de la thérapie psychomotrice Implication corporelle Signaux non- verbaux (80%) et verbaux (20%) Empathie psychocorporelle CADRE ET OBJECTIFS THERAPEUTIQUES Patient Alliance thérapeutique Relation thérapeutique Note. Concerne le psychomotricien Concerne le patient Concerne le patient et le psychomotricien Sens par lequel l'empathie psychocorporelle du psychomotricien agit sur les composantes de la thérapie psychomotrice Sens inverse, par lequel l'empathie psychocorporelle du psychomotricien s'adapte au patient IX Résumé : Se mettre à la place d'autrui pour le comprendre ? C'est la capacité empathique, fonction cognitive propre à l'être social qu'est l'homme. La posture thérapeutique bienveillante et compréhensive dont le psychomotricien fait preuve auprès de ses patients, nous la nommons empathie psychocorporelle. Ce mémoire propose une approche du concept et processus empathique, de ses racines philosophiques aux découvertes neuroscientifiques actuelles. Au travers de l'observation d'une psychomotricienne, se dessinent le rôle et les caractéristiques de l'empathie psychocorporelle au sein de la thérapie psychomotrice. De par son importance et sa spécificité, la décrypter nous semble essentiel. Mots-clés : Empathie, Posture du psychomotricien, Outil thérapeutique, Influence réciproque, Psychomotricité Abstract : Putting oneself in the place of others to understand them ? That is the empathic ability, a cognitive function specific to the social being that Man is. The benevolent and understanding therapeutic posture that the psychomotrician shows to his (her) patients, we call it psycho-corporal empathy. This dissertation proposes an approach to the empathic concept and process, from its philosophical roots to the current neuroscientific discoveries. Through the observation of a woman psychomotrician, the role and characteristics of psycho-corporal empathy emerge within psychomotor therapy. Because of its importance and specificity, deciphering it seems essential to us. Keywords : Empathy, Psychomotrician's posture, Therapeutic tool, Reciprocal influence, Psychomotricity | HAL | Scientific |
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MemoCric : évaluation de la mémorisation de deux techniques de cricothyroïdotomie Pauline Bourst To cite this version : Pauline Bourst. MemoCric : évaluation de la mémorisation de deux techniques de cricothyroïdotomie. Médecine humaine et pathologie. 2020. hal-03298088 HAL Id : hal-03298088 Submitted on 23 Jul 2021 HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers. L'archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d'enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés. AVERTISSEMENT l'ensemble de Ce document est le fruit d'un long travail approuvé par le jury de soutenance et mis à disposition de la communauté universitaire élargie. Il est soumis à la propriété intellectuelle de l'auteur. Ceci implique une obligation de citation et de référencement lors de l'utilisation de ce document. D'autre part, toute contrefaçon, plagiat, reproduction illicite encourt une poursuite pénale. Contact : ddoc-thesesexercice-contact@univ-lorraine. fr LIENS Code de la Propriété Intellectuelle. articles L 122. 4 Code de la Propriété Intellectuelle. articles L 335. 2- L 335. 10 UNIVERSITE DE LORRAINE 2020 FACULTE DE MEDECINE DE NANCY THESE PRESENTEE POUR L'OBTENTION DU GRADE DE DOCTEUR EN MEDECINE Présentée et soutenue publiquement dans le cadre du Troisième Cycle de Médecine Spécialisée par Pauline BOURST Le 10 septembre 2020 MemoCric EVALUATION DE LA MEMORISATION DE DEUX TECHNIQUES DE CRICOTHYROÏDOTOMIE Examinateurs de la thèse M. le Professeur Gérard AUDIBERT Professeur des Universités Président et Directeur M. le Professeur Hervé BOUAZIZ Professeur des Universités Juge M. le Docteur Philippe GUERCI Matre de Conférences des Universités Juge Me le Docteur Marie-Alix REGNIER Docteur en médecine Juge P ré s i d e n t d e l ' U n i v e r s i t é d e L o r r a i n e : P ro f e s s e u r P i e r r e M U T Z EN H AR D T D o y e n d e l a F a c u l t é d e M é d e c i n e : P ro f e s s e u r M a r c B R AU N Vice-doyenne Pr Laure JOLY Assesseurs : Premier cycle : Dr Nicolas GAMBIER Deuxième cycle : Dr Antoine KIMMOUN Troisième cycle : Pr Laure JOLY Formation à la recherche : Pr Nelly AGRINIER Relations Grande Région : Pr Thomas FUCHS-BUDER CUESIM : Pr Stéphane ZUILY SIDES : Dr Julien BROSEUS Vie Facultaire : Dr Philippe GUERCI Étudiant : Mme Audrey MOUGEL Chargés de mission Docimologie : Dr Jacques JONAS Orthophonie : Pr Cécile PARIETTI-WINKLER PACES : Pr Mathias POUSSEL Relations internationales : Pr Jacques HUBERT Présidente du Conseil de la Pédagogie : Pr Louise TYVAERT Président du Conseil Scientifique : Pr Jean-Michel HASCOET D O Y EN S H O N O R AI R E S Professeur Jean-Bernard DUREUX - Professeur Jacques ROLAND - Professeur Patrick NETTER - Professeur Henry COUDANE PR O F E S S EU R S H O N O R AI R E S Etienne ALIOT - Jean-Marie ANDRE - Alain AUBREGE - Gérard BARROCHE - Alain BERTRAND Pierre BEY - Marc-André BIGARD - Patrick BOISSEL Pierre BORDIGONI - Jacques BORRELLY Michel BOULANGE - Jean-Louis BOUTROY Serge BRIANÇON - Jean-Claude BURDIN - Claude BURLET - Daniel BURNEL - Claude CHARDOT Jean-François CHASSAGNE - François CHERRIER Henry COUDANE - Jean-Pierre CRANCE - Jean-Pierre DESCHAMPS - Jean-Bernard DUREUX - Gilbert FAURE - Gérard FIEVE - Bernard FOLIGUET - Jean FLOQUET - Robert FRISCH - Alain GAUCHER - Pierre GAUCHER Jean-Luc GEORGE - Alain GERARD - Hubert GERARD - Jean-Marie GILGENKRANTZ Simone GILGENKRANTZ -Gilles GROSDIDIER - François GUILLEMIN - Philippe HARTEMANN Gérard HUBERT - Claude HURIET - Michèle KESSLER - François KOHLER - Henri LAMBERT - Pierre LANDES - Pierre LASCOMBES - Marie-Claire LAXENAIRE - Michel LAXENAIRE - Alain LE FAOU - Jacques LECLERE - Pierre LEDERLIN - Bernard LEGRAS - Jean-Pierre MALLIÉ - Philippe MANGIN - François MARCHAL Jean-Claude MARCHAL Yves MARTINET - Pierre MATHIEU - Michel MERLE - Daniel MOLÉ - Pierre MONIN - Pierre NABET Patrick NETTER - Jean-Pierre NICOLAS - Francis PENIN - Claude PERRIN - Luc PICARD - François PLENAT - Jean-Marie POLU - Jacques POUREL - Francis RAPHAEL - Antoine RASPILLER Denis REGENT - Jacques ROLAND - Daniel SCHMITT - Michel SCHMITT - Michel SCHWEITZER Daniel SIBERTIN-BLANC - Claude SIMON - Danièle SOMMELET - Jean-François STOLTZ - Michel STRICKER - Gilbert THIBAUT - Paul VERT - Hervé VESPIGNANI - Colette VIDAILHET - Michel VIDAILHET Jean-Pierre VILLEMOT - Michel WEBER Denis ZMIROU - Faïez ZANNAD 2 PROFESSEURS ÉMÉRITES Etienne ALIOT - Pierre BEY - Henry COUDANE - Serge BRIANÇON - Jean-Marie GILGENKRANTZ Simone GILGENKRANTZ - Michèle KESSLER - Alain LE FAOU - Patrick NETTER - Jean-Pierre NICOLAS Luc PICARD - François PLENAT - Jean-Pierre VILLEMOT - Faiez ZANNAD PR O F E S S EU R S D E S U N I V E R SI T É S - P R AT I C I E N S H O S PI T AL I ER S (Disciplines du Conseil National des Universités) 42e Section : MORPHOLOGIE ET MORPHOGENÈSE 1re sous-section : (Anatomie) Professeur Marc BRAUN Professeure Manuela PEREZ 2e sous-section : (Histologie, embryologie et cytogénétique) Professeur Christo CHRISTOV 3e sous-section : (Anatomie et cytologie pathologiques) Professeur Guillaume GAUCHOTTE 43e Section : BIOPHYSIQUE ET IMAGERIE MÉDICALE 1re sous-section : (Biophysique et médecine nucléaire) Professeur Gilles KARCHER Professeur Pierre-Yves MARIE Professeur Pierre OLIVIER Professeur Antoine VERGER 2e sous-section : (Radiologie et imagerie médicale) Professeur René ANXIONNAT - Professeur Alain BLUM - Professeur Serge BRACARD Professeure Valérie CROISÉ - Professeur Jacques FELBLINGER - Professeur Benjamin GORY Professeur Damien MANDRY - Professeur Pedro GONDIM TEIXEIRA 44e Section : BIOCHIMIE, BIOLOGIE CELLULAIRE ET MOLÉCULAIRE, PHYSIOLOGIE ET NUTRITION 1re sous-section : (Biochimie et biologie moléculaire) Professeur Jean-Louis GUEANT - 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Professeur Nicolas JAY 47e Section : CANCÉROLOGIE, GÉNÉTIQUE, HÉMATOLOGIE, IMMUNOLOGIE 1re sous-section : (Hématologie ; transfusion) Professeur Pierre FEUGIER 2e sous-section : (Cancérologie ; radiothérapie) Professeur Thierry CONROY - Professeur Frédéric MARCHAL - Professeur Didier PEIFFERT Professeur Guillaume VOGIN 3e sous-section : (Immunologie) Professeur Marcelo DE CARVALHO-BITTENCOURT - Professeure Marie-Thérèse RUBIO 4e sous-section : (Génétique) Professeur Philippe JONVEAUX - Professeur Bruno LEHEUP 3 48e Section : ANESTHÉSIOLOGIE, RÉANIMATION, MÉDECINE D'URGENCE, PHARMACOLOGIE ET THÉRAPEUTIQUE 1re sous-section : (Anesthésiologie-réanimation et médecine péri-opératoire) Professeur Gérard AUDIBERT - Professeur Hervé BOUAZIZ - Professeur Thomas FUCHS-BUDER Professeure Marie-Reine LOSSER - Professeur Claude MEISTELMAN 2e sous-section : (Médecine intensive-réanimation) Professeur Pierre-Édouard BOLLAERT - Professeur Sébastien GIBOT - Professeur Bruno LÉVY 3e sous-section : (Pharmacologie fondamentale ; pharmacologie clinique ; addictologie) Professeur Pierre GILLET - 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Professeur Damien LOEUILLE 2e sous-section : (Chirurgie orthopédique et traumatologique) Professeur Laurent GALOIS - Professeur Didier MAINARD - Professeur François SIRVEAUX 3e sous-section : (Dermato-vénéréologie) Professeure Anne-Claire BURSZTEJN - Professeur Jean-Luc SCHMUTZ 4e sous-section : (Chirurgie plastique, reconstructrice et esthétique ; brûlologie) Professeur François DAP - Professeur Gilles DAUTEL - Professeur Etienne SIMON 51e Section : PATHOLOGIE CARDIO-RESPIRATOIRE ET VASCULAIRE 1re sous-section : (Pneumologie ; addictologie) Professeur Jean-François CHABOT - Professeur Ari CHAOUAT 2e sous-section : (Cardiologie) Professeur Edoardo CAMENZIND - Professeur Christian de CHILLOU DE CHURET Professeur Yves JUILLIERE Professeur Nicolas SADOUL 3e sous-section : (Chirurgie thoracique et cardiovasculaire) Professeur Juan-Pablo MAUREIRA - Professeur Stéphane RENAUD 4e sous-section : (Chirurgie vasculaire ; médecine vasculaire) Professeur Sergueï MALIKOV - Professeur Denis WAHL Professeur Stéphane ZUILY 52e Section : MALADIES DES APPAREILS DIGESTIF ET URINAIRE 1re sous-section : (Gastroentérologie ; hépatologie ; addictologie) Professeur Jean-Pierre BRONOWICKI - Professeur Laurent PEYRIN-BIROULET 2e sous-section : (Chirurgie viscérale et digestive) Professeur Ahmet AYAV - Professeur Laurent BRESLER - Professeur Laurent BRUNAUD Professeure Adeline GERMAIN 3e sous-section : (Néphrologie) Professeur Luc FRIMAT - Professeure Dominique HESTIN 4e sous-section : (Urologie) Professeur Pascal ESCHWEGE - Professeur Jacques HUBERT 53e Section : MÉDECINE INTERNE, GÉRIATRIE ET MÉDECINE GÉNÉRALE 1re sous-section : (Médecine interne ; gériatrie et biologie du vieillissement ; addictologie) Professeur Athanase BENETOS - Professeur Jean-Dominique DE KORWIN - Professeure Gisèle KANNY Professeure Christine PERRET-GUILLAUME Professeur Roland JAUSSAUD Professeure Laure JOLY 3e sous-section : (Médecine générale) Professeur Jean-Marc BOIVIN Professeur Paolo DI PATRIZIO 4 54e Section : DÉVELOPPEMENT ET PATHOLOGIE DE L'ENFANT, GYNÉCOLOGIE- OBSTÉTRIQUE, ENDOCRINOLOGIE ET REPRODUCTION 1re sous-section : (Pédiatrie) Professeur Pascal CHASTAGNER - Professeur François FEILLET - Professeur Jean-Michel HASCOET Professeur Emmanuel RAFFO - Professeur Cyril SCHWEITZER 2e sous-section : (Chirurgie infantile) Professeur Pierre JOURNEAU - Professeur Jean-Louis LEMELLE 3e sous-section : (Gynécologie-obstétrique ; gynécologie médicale) Professeur Philippe JUDLIN - Professeur Olivier MOREL 4e sous-section : (Endocrinologie, diabète et maladies métaboliques ; gynécologie médicale) Professeur Bruno GUERCI - Professeur Marc KLEIN - Professeur Georges WERYHA 55e Section : PATHOLOGIE DE LA TÊTE ET DU COU 1re sous-section : (Oto-rhino-laryngologie) Professeur Roger JANKOWSKI - Professeure Cécile PARIETTI-WINKLER 2e sous-section : (Ophtalmologie) Professeure Karine ANGIOI - Professeur Jean-Paul BERROD 3e sous-section : (Chirurgie maxillo-faciale et stomatologie) Professeure Muriel BRIX PROFESSEURS DES UNIVERSITÉS 61e Section : GÉNIE INFORMATIQUE, AUTOMATIQUE ET TRAITEMENT DU SIGNAL Professeur Walter BLONDEL 64e Section : BIOCHIMIE ET BIOLOGIE MOLÉCULAIRE Professeure Sandrine BOSCHI-MULLER - Professeur Pascal REBOUL 65e Section : BIOLOGIE CELLULAIRE Professeure Céline HUSELSTEIN PR O F E S S EU R AS S O C I É D E M É D E C I N E G ÉN É R AL E Professeure associée Sophie SIEGRIST Professeur associé Olivier BOUCHY MATRES DE CONFÉRENCES DES UNIVERSITÉS - PRATICIENS HOSPITALIERS 42e Section : MORPHOLOGIE ET MORPHOGENÈSE 1re sous-section : (Anatomie) Docteur Bruno GRIGNON 2e sous-section : (Histologie, embryologie, et cytogénétique) Docteure Isabelle KOSCINSKI 44e Section : BIOCHIMIE, BIOLOGIE CELLULAIRE ET MOLÉCULAIRE, PHYSIOLOGIE ET NUTRITION 1re sous-section : (Biochimie et biologie moléculaire) Docteure Shyue-Fang BATTAGLIA - Docteure Sophie FREMONT - Docteure Catherine MALAPLATE Docteur Marc MERTEN - Docteur Abderrahim OUSSALAH 2e sous-section : (Physiologie) Docteure Silvia DEMOULIN-ALEXIKOVA - Docteur Jacques JONAS 45e Section : MICROBIOLOGIE, MALADIES TRANSMISSIBLES ET HYGIÈNE 1re sous-section : (Bactériologie Virologie ; hygiène hospitalière) Docteure Corentine ALAUZET - Docteure Hélène JEULIN - Docteure Véronique VENARD 2e sous-section : (Parasitologie et mycologie) Docteure Anne DEBOURGOGNE 5 46e Section : SANTÉ PUBLIQUE, ENVIRONNEMENT ET SOCIÉTÉ 1re sous-section : (Epidémiologie, économie de la santé et prévention) Docteur Cédric BAUMANN - Docteure Frédérique CLAUDOT - Docteur Alexis HAUTEMANIÈRE Docteur Arnaud FLORENTIN (stagiaire) 2e sous-section (Médecine et Santé au Travail) Docteure Isabelle THAON 3e sous-section (Médecine légale et droit de la santé) Docteur Laurent MARTRILLE 47e Section : CANCÉROLOGIE, GÉNÉTIQUE, HÉMATOLOGIE, IMMUNOLOGIE 1re sous-section : (Hématologie ; transfusion) Docteur Julien BROSEUS Docteure Maud D'AVENI 2e sous-section : (Cancérologie ; radiothérapie) Docteure Lina BOLOTINE 3e sous-section : (Immunologie) Docteure Alice AARNINK (stagiaire) 4e sous-section : (Génétique) Docteure Céline BONNET 48e Section : ANESTHÉSIOLOGIE, RÉANIMATION, MÉDECINE D'URGENCE, PHARMACOLOGIE ET THÉRAPEUTIQUE 1e sous-section : (Anesthésiologie-réanimation et médecine péri-opératoire) Docteur Philippe GUERCI 2e sous-section : (Médecine intensive-réanimation) Docteur Antoine KIMMOUN 3e sous-section : (Pharmacologie fondamentale ; pharmacologie clinique ; addictologie) Docteur Nicolas GAMBIER - Docteure Françoise LAPICQUE - Docteur Julien SCALA-BERTOLA 49e Section : PATHOLOGIE NERVEUSE ET MUSCULAIRE, PATHOLOGIE MENTALE, HANDICAP ET RÉÉDUCATION 2e sous-section : (Neurochirurgie) Docteur Fabien RECH (stagiaire) 3e sous-section : (Psychiatrie d'adultes ; addictologie) Docteur Thomas SCHWITZER (stagiaire) 50e Section : PATHOLOGIE OSTÉO-ARTICULAIRE, DERMATOLOGIE ET CHIRURGIE PLASTIQUE 4e sous-section : (Chirurgie plastique, reconstructrice et esthétique ; brûlologie) Docteure Laetitia GOFFINET-PLEUTRET 51e Section : PATHOLOGIE CARDIO-RESPIRATOIRE ET VASCULAIRE 3e sous-section : (Chirurgie thoracique et cardio-vasculaire) Docteur Fabrice VANHUYSE 4e sous-section : (Chirurgie vasculaire ; Médecine vasculaire) Docteure Nicla SETTEMBRE 52e Section : MALADIES DES APPAREILS DIGESTIF ET URINAIRE 1re sous-section : (Gastroentérologie ; hépatologie ; addictologie) Docteur Anthony LOPEZ 2e sous-section : (Chirurgie viscérale et digestive) Docteur Cyril PERRENOT 53e Section : MÉDECINE INTERNE, GÉRIATRIE ET MÉDECINE GÉNÉRALE 3e sous-section : (Médecine générale) Docteure Kénora CHAU (stagiaire) 54e Section : DEVELOPPEMENT ET PATHOLOGIE DE L'ENFANT, GYNECOLOGIE- OBSTETRIQUE, ENDOCRINOLOGIE ET REPRODUCTION 4e sous-section : (Endocrinologie, diabète et maladies métaboliques ; Gynécologie médicale) Docteure Eva FEIGERLOVA 5e sous-section : (Biologie et médecine du développement et de la reproduction ; gynécologie médicale) Docteur Mikal AGOPIANTZ (stagiaire) 55e Section : PATHOLOGIE DE LA TÊTE ET DU COU 1re sous-section : (Oto-Rhino-Laryngologie) Docteur Patrice GALLET 6 MATRES DE CONFÉRENCES 5e Section : SCIENCES ÉCONOMIQUES Monsieur Vincent LHUILLIER 7e Section : SCIENCES DU LANGAGE : LINGUISTIQUE ET PHONETIQUE GENERALES Madame Christine DA SILVA-GENEST 19e Section : SOCIOLOGIE, DÉMOGRAPHIE Madame Jolle KIVITS 64e Section : BIOCHIMIE ET BIOLOGIE MOLÉCULAIRE Madame Marie-Claire LANHERS - Monsieur Nick RAMALANJAONA 65e Section : BIOLOGIE CELLULAIRE Madame Nathalie AUCHET - Madame Natalia DE ISLA-MARTINEZ - Monsieur Christophe NEMOS 66e Section : PHYSIOLOGIE Monsieur Nguyen TRAN 69e Section : NEUROSCIENCES Madame Sylvie MULTON MATRES DE CONFÉRENCES ASSOCIÉS DE MÉDECINE GÉNÉRALE Docteur Cédric BERBE DOCTEURS HONORIS CAUSA Professeur Charles A. BERRY (1982) Centre de Médecine Préventive, Houston (U. S. A) Professeur Pierre-Marie GALETTI (1982) Brown University, Providence (U. S. A) Professeure Mildred T. STAHLMAN (1982) Vanderbilt University, Nashville (U. S. A) Professeur Théodore H. SCHIEBLER (1989) Institut d'Anatomie de Wrtzburg (R. F. A) Professeur Mashaki KASHIWARA (1996) Research Institute for Mathematical Sciences de Kyoto (JAPON) Professeure Maria DELIVORIA-PAPADOPOULOS (1996) Université de Pennsylvanie (U. S. A) Professeur Ralph GRSBECK (1996) Université d'Helsinki (FINLANDE) Professeur Duong Quang TRUNG (1997) Université d'Hô Chi Minh-Ville (VIÊTNAM) Professeur Daniel G. BICHET (2001) Université de Montréal (Canada) Professeur Marc LEVENSTON (2005) Institute of Technology, Atlanta (USA) Professeur Brian BURCHELL (2007) Université de Dundee (Royaume-Uni) Professeur Yunfeng ZHOU (2009) Université de Wuhan (CHINE) Professeur David ALPERS (2011) Université de Washington (U. S. A) Professeur Martin EXNER (2012) Université de Bonn (ALLEMAGNE) 7 A NOTRE MAITRE, PRESIDENT ET DIRECTEUR DE THÈSE Monsieur le Professeur Gérard Audibert Professeur des Universités - Praticien Hospitalier Professeur en Anesthésiologie-Réanimation Vous nous faites l'honneur de présider cette thèse, veuillez recevoir toute notre gratitude. Nous vous sommes reconnaissants d'apporter vos connaissances à la critique de ce travail. Je vous remercie vivement pour votre implication et la confiance que vous m'avez accordée pour mener à bien ce travail de longue haleine. Votre expertise en neuroréanimation ainsi que la polyvalence de vos connaissances forcent l'admiration. Vous portez haut notre belle spécialité. Je mesure l'opportunité qui m'est offerte d'intégrer prochainement votre équipe et de pouvoir encore m'élever à vos côtés. J'espère être à la hauteur de votre exigence. Que ces quelques mots soient le témoignage de mon profond respect. 8 A NOTRE MAITRE ET JUGE Monsieur le Professeur Hervé Bouaziz Professeur des Universités - Praticien Hospitalier Professeur en Anesthésiologie-Réanimation Président de la Société Française d'Anesthésie-Réanimation Vous nous faites l'honneur de juger ce travail de thèse, veuillez recevoir notre plus profonde gratitude. Forts des pertinentes remarques dont vous nous avez fait part aux balbutiements de notre travail, nous vous sommes reconnaissants d'apporter vos connaissances à sa critique. Votre investissement universitaire et votre expertise forcent l'admiration. Vous faites briller notre spécialité et reflétez l'image d'une médecine moderne. Soyez assuré de notre profonde estime. 9 A NOTRE MAITRE ET JUGE Monsieur le Docteur Philippe Guerci Docteur en médecine Matre de Conférences des Universités Vous nous faites l'honneur de juger ce travail de thèse, veuillez recevoir notre plus profonde gratitude. Nous mesurons la rigueur dont vous faites preuve et la pertinence de vos remarques lors de la critique de ce travail. Nous espérons en être digne. Votre dévouement universitaire et votre dynamisme sont une immense richesse pour notre centre hospitalo-universitaire. J'espère à l'avenir, avoir l'occasion d'exercer la médecine à vos côtés. 10 A NOTRE MAITRE ET JUGE Madame le Docteur Marie-Alix Regnier Docteur en médecine Vous nous faites l'honneur de juger ce travail de thèse, veuillez recevoir notre plus profonde gratitude. Votre expérience s'avère être primordiale pour la critique de ce travail. J'ai particulièrement apprécié la qualité de votre travail clinique et votre humanité. Vous êtes de ces figures auxquelles nous aspirons. Nous vous prions de trouver l'expression de nos sincères remerciements. 11 AUX EQUIPES MEDICALES ET PARAMEDICALES Les services d'Anesthésiologie et de Réanimation polyvalente du CH de Verdun Pour votre chaleureux accueil, votre accompagnement des premiers instants (et des suivants), merci. Le service de Réanimation polyvalente du CHR Bel Air à Thionville Pour m'avoir guidée dans mes débuts en réanimation, toujours dans la bonne humeur, merci. Le service de Réanimation chirurgicale polyvalente du CHRU Pour m'avoir transmis le virus de la traumatologie, merci. Je suis enthousiaste à l'idée de rejoindre bientôt votre équipe. Le service d'Anesthésiologie obstétricale de la Maternité Régionale Pour m'avoir fait découvrir les flammes de l'enfer des nuits blanches, merci. Pour me faire aimer l'anesthésiologie obstétricale de qualité, merci. Le bloc Lepoire , service d'Anesthésiologie de l'Hôpital Central Pour ces années de formation tout au long du nycthémère, merci. Pour la convivialité qui règne dans ces murs, merci. Cultivons-la. Le service de Médecine Intensive et Réanimation Brabois Pour l'intensité de ce semestre sur tous les fronts, merci. Votre perfectionnisme et votre dévouement aux patients forcent l'admiration. C'est à vos côtés que j'ai le plus appris. Pour cet héritage, merci. Le service d'Anesthésiologie du CCEG Pour toutes ces aiguilles toujours trop proches d'un nerf, merci. Les services de RPC et de Déchocage/Bloc des urgences du CHU Grenoble Alpes Pour m'avoir permis de repousser les limites de la Connaissance et rappelé le goût si doux du choc hémorragique, merci. La Réa3 Pour des débuts dans la vie de docteur des plus inattendus et pour cette aventure humaine, merci. Voici l'annonce de deux belles années à vos côtés. Le service d'Anesthésiologie de l'Hôpital Robert Schuman Je mesure la chance d'achever ma formation à vos côtés. Pour votre pédagogie et votre enthousiasme, merci. 12 A MA FAMILLE Maman, Papa Vous avez fait de moi la femme que je suis aujourd'hui. Baignée par votre amour inconditionnel, je n'aurais pu espérer meilleurs modèles. La vraie réussite est de voir la fierté dans les yeux de ceux que l'on aime. J'espère un jour être digne de tout ce que vous m'avez apporté. Pour les centaines de litres de coulis de fraise, merci. Je vous aime (peut être presque) autant que vous m'aimez. Ma deuxième maman, Mamie Thérèse Tu es de celles qui inspirent. Pour m'avoir aimée sans jamais compter, merci. Inébranlable face aux tumultes de la vie, à mes yeux tu es et resteras à jamais l'incarnation de la jeunesse éternelle. Ma grand-mère, Mamie Marie L'éloignement des dernières années ne change pas mes sentiments en ton égard. Pour m'avoir élevée, toujours avec patience, merci. Philippe mon parrain et Stéphanie Pour m'avoir accompagnée depuis mon plus jeune âge et pour les moments heureux passés à vos côtés, merci. Manon et Romane, vous êtes totalement dingues, je vous adore ! Martine ma marraine Pour tes conseils avisés et ta spiritualité, merci. Je vous souhaite le meilleur, à toi, au malicieux Prince et à la guillerette Victoria. Nadine, Jacques, Emilie, Claire et Mathilde Pour votre bienveillance, merci. J'espère partager petits et grands bonheurs à vos côtés. Ceux partis (bien) trop tôt Je suis intimement convaincue qu'o que vous soyez, vous veillez sur nous. J'aurais tant aimé que vous soyez encore parmi nous. Celles et ceux que je n'ai pas cités mais qui par la pensée et le cœur m'ont accompagnée durant ces années Merci. 13 A MES AMIS Marine, my person, mon bijou Tu es la sœur que je n'ai pas eue, on dirait que t'as toujours été là . Te voir épanouie avec Ricky et votre petit poisson m'emplit de joie, même si tu as définitivement abandonné l'idée de devenir vestale. Never a , even a . A la felicità ! Cindy Les kilomètres qui nous séparent n'ont su ternir notre inestimable amitié. Pour la singulière partenaire que tu es, merci. Pour la révélation dont ton Quentin et toi êtes les auteurs, merci. Allez, à demain ! Pauline, Mick, Bibi, Claire, Laare Pour être restés à mes côtés depuis tant d'années et ce malgré le tumulte qui m'entoure, merci. Sylvain Tu es devenu rapidement bien plus qu'un co interne. Pour les bons moments déjà partagés et cette belle amitié en quatuor qui ne fait que commencer, merci. Prends bien soin de ton fabuleux Ananas. Paulo, mon kholleke, au duo chapeau melon et bottes de cuir Pour le parfait co interne que tu as été, ton amitié sincère, ton humour sans limite et ta générosité, merci. Carobébéchat A tous les petits chats mignons qu'on regarde les soirs de blues. T'avoir bientôt comme proche collègue m'emplit de joie. K, L, M&F. LauChe Pour les bons moments, sur les spatules, en baskets et en talons hauts, merci. Il me tarde de reprendre là o nous en sommes restées. Alix Pour cette amitié en pleine éclosion, merci. Je te souhaite le meilleur. Celles et ceux que je n'ai pas cités mais qui, par la pensée et le cœur, m'ont accompagnée durant ces années Merci. 14 A MES MAITRES ET COMPAGNONS D'INTERNAT Dr Léon-Charles Dreyfuss Pour votre capacité à susciter des vocations, merci. Dr Vincent Derlon Pour le modèle que tu représentes (en sabots et sur des skis), merci. Dr Florence Vial Pour ton expérience et ton pragmatisme, merci. Dr Gilles Francony Pour la grandeur de la médecine que tu exerces, qui n'a d'égale que ta profonde humanité, merci. Mes co internes, jeunes ou moins jeunes et futurs collègues, Thibaut, Ombeline, le grand coton-tige, Mathieu E, Alex Kahn Pour le tortichier et du ski engagé, merci. Pour la douceur bien connue des Angevins, les Smarties, les tu préfères de l'enfer et les folles nuits au déchocage, merci. La Réavolution Pour votre bienveillance et le bonheur qu'a été l'exercice de la médecine dégradée à vos côtés en Réa3, Alex et Léo, merci. Guillaume, pour ta matrise parfaite du BBQ et son enseignement didactique, merci. Claire, pour ne pas nous avoir fait payer de loyer pour l'occupation de ton bureau, merci. Anaïs, pour ton énergie et ta bonne humeur, merci. Ubereats, merci. Bérangère, Manon, Sahra, Léa, Camille, Flora, Nico, Aurélien, Thomas, Pour ces cinq belles années d'internat à vos côtés, merci. Les princes de Bel Air La vraie vie c'est celle qu'on a envie de vivre . Merci. Mes collègues de galère en RMB, Charlène, Carrara, Romain, Dr Hinniquin, Zikay Pour le Marsupilami, la coupe du monde et la naissance du bébé de Joseph, merci. Cet été aura définitivement été riche. Les Grenoblois Julaï, Marwin, Bebe, JADB, BenBabouche, Mexence et Flo, membres de la teamTEX Pour avoir rendu mon interCHU carrément fun. A Dame Ginette, apte à donner l'extrême onction aux malades, merci. J'espère faire grandir notre amitié. Raïa Pour avoir ensoleillé le ciel de Grenoble (ce qui n'est pas chose aisée), merci. Khalass ! B. Streisand, C. Dion et ACDC Pour avoir accompagné ces derniers écrits et pour vos effets antiNMDA, merci. 15 A PIERRE Telle une frontale dans la nuit, une Clifbar dans le dur, tu me permets d'aller plus loin et de devenir petit à petit la meilleure version de moi-même. A ton aspiration, je me sens vivante. Dans ta trace, je ne crains (presque) rien. Quelle chance inouïe de franchir cette ligne d'arrivée à tes côtés ! Pour tes précieuses relectures et l'UMC, merci. Pour ta bonté, ta tendresse et ton soutien indéfectible, merci. Best is yet to come. Tu es indéniablement l'amour de ma vie. 16 SERMENT Au moment d'être admise à exercer la médecine, je promets et je jure d'être fidèle aux lois de l'honneur et de la probité. Mon premier souci sera de rétablir, de préserver ou de promouvoir la santé dans tous ses éléments, physiques et mentaux, individuels et sociaux. Je respecterai toutes les personnes, leur autonomie et leur volonté, sans aucune discrimination selon leur état ou leurs convictions. J'interviendrai pour les protéger si elles sont affaiblies, vulnérables ou menacées dans leur intégrité ou leur dignité. Même sous la contrainte, je ne ferai pas usage de mes connaissances contre les lois de l'humanité. J'informerai les patients des décisions envisagées, de leurs raisons et de leurs conséquences. Je ne tromperai jamais leur confiance et n'exploiterai pas le pouvoir hérité des circonstances pour forcer les consciences. Je donnerai mes soins à l'indigent et à quiconque me les demandera. Je ne me laisserai pas influencer par la soif du gain ou la recherche de la gloire. Admise dans l'intimité des personnes, je tairai les secrets qui me sont confiés. Reçue à l'intérieur des maisons, je respecterai les secrets des foyers et ma conduite ne servira pas à corrompre les mœurs. Je ferai tout pour soulager les souffrances. Je ne prolongerai pas abusivement les agonies. Je ne provoquerai jamais la mort délibérément. Je préserverai l'indépendance nécessaire à l'accomplissement de ma mission. Je n'entreprendrai rien qui dépasse mes compétences. Je les entretiendrai et les perfectionnerai pour assurer au mieux les services qui me seront demandés. J'apporterai mon aide à mes confrères ainsi qu'à leurs familles dans l'adversité. Que les hommes et mes confrères m'accordent leur estime si je suis fidèle à mes promesses ; que je sois déshonorée et méprisée si j'y manque . 17 TABLE DES MATIERES GLOSSAIRE . 20 PARTIE 1. INTRODUCTION . 21 Abord des voies aériennes en Anesthésie-Réanimation . 21 La cricothyroïdotomie. 23 Techniques . 23 Situation de crise. 25 Recommandations . 25 Justification de l'étude. 27 Objectifs de l'étude. 29 PARTIE 2. ARTICLE ORIGINAL . 30 ABSTRACT . 30 INTRODUCTION . 32 METHODS. 33 RESULTS . 38 DISCUSSION . 41 ACKNOWLEDGEMENTS . 44 CONFLICTS OF INTEREST . 44 LEGENDS . 45 REFERENCES . 49 PARTIE 3. DISCUSSION ET PERSPECTIVES . 52 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES DES PARTIES 1. et 3. . 61 ANNEXES . 65 18 Annexe 1. Questionnaire de description des étapes des deux techniques de cricothyroïdotomie . 65 Annexe 2. Questionnaire d'évaluation de la confiance . 66 Annexe 3. Synopsis du scénario de situation de Cannot intubate, cannot oxygenate . 67 19 GLOSSAIRE CICO : Cannot intubate, cannot oxygenate DAS : Difficult Airway Society EtCO2 : End- tidal CO2 : CO2 téléexpiratoire IOT : intubation oro trachéale ORL : Otorhinolaryngologie SFAR : Société Française d'Anesthésie-Réanimation SMS : scalpel, mandrin, sonde SpO2 : saturation pulsée en oxygène VAS : voies aériennes supérieures 20 PARTIE 1. INTRODUCTION Abord des voies aériennes en Anesthésie-Réanimation La difficulté d'accès aux voies aériennes reste une des étiologies principales de morbidité et de mortalité liées à l'anesthésie. En effet, la proportion des situations d'intubation impossible et de ventilation impossible dites cannot intubate, cannot oxygenate (CICO) est grandissante, du fait de la diminution de l'incidence des évènements indésirables respiratoires autres liés à l'anesthésie1. L'utilisation rendue obligatoire des moyens de monitorage tels que la saturation pulsée en oxygène et la mesure du dioxyde de carbone (CO2) expiré ainsi que le développement des salles de surveillance post interventionnelles ont permis de réduire l'incidence des accidents liés à la dépression respiratoire et aux intubations œsophagiennes1. L'édition de protocoles d'anesthésie en séquence rapide pour les situations d'estomac plein a, quant à elle, permis de diminuer la morbidité liée à l'inhalation de liquide gastrique. La ventilation difficile est définie par la SFAR par l'impossibilité de maintenir une saturation pulsée en oxygène (SpO2) supérieure à 90% alors que la fraction d'oxygène administré est de 100% et ce en dehors de pathologie respiratoire2. L'intubation oro trachéale (IOT) difficile est quant à elle définie par la nécessité de réaliser plus de deux laryngoscopies avec ou sans mise en œuvre de techniques alternatives (vidéolaryngoscopie par exemple) et ce après optimisation de la position de la tête (position de Jackson modifiée), avec ou sans manipulation laryngée externe (manœuvre de BURP : backwards, upwards and rightwards pressure)2. 21 Le risque d'abord difficile prévisible des voies aériennes supérieures est apprécié par la recherche de facteurs de risque de ventilation ou d'intubation oro trachéale (IOT) difficiles à l'examen physique, lors de la consultation d'anesthésie. Il sera également important d'apprécier l'existence d'antécédents médico-chirurgicaux (néoplasie ORL, radiothérapie cervicale, syndrome polymalformatif) ou de situations cliniques particulières (traumatisme vertébromédullaire, brûlure des voies aériennes, grossesse ou encore l'éventualité que l'IOT soit réalisée par un médecin anesthésiste-réanimateur non expérimenté ou un médecin qui n'est pas anesthésiste-réanimateur). Devant une IOT difficile prévisible, une stratégie d'abord des voies aériennes supérieures adaptée au risque lié au patient et à la chirurgie elle-même peut être proposée en vue de l'intervention chirurgicale. L'IOT difficile n'est cependant pas toujours prévisible. La consultation d'anesthésie peut ne pas mettre en évidence de facteur de risque d'intubation difficile ou l'appréciation de ces derniers ne pas être possible (troubles de la conscience, traumatisme, contexte d'anesthésie en urgence). On parle de situation de CICO lorsque l'IOT est impossible et associée à une ventilation impossible et que l'ensemble des moyens entrepris pour intuber ou oxygéner le patient se sont soldés par un échec. La mise en jeu du pronostic vital dans cette situation la rend redoutable et le risque encouru non acceptable : il s'agit d'une réelle situation de crise. Tout médecin anesthésiste-réanimateur doit donc pouvoir faire face à la situation de CICO. La cricothyroïdotomie s'avère être la solution de dernier recours dans cette situation2, 3. 22 La cricothyroïdotomie La cricothyroïdotomie est un abord cervical des voies aériennes supérieures assurant oxygénation et décarboxylation. Elle consiste en l'introduction d'un dispositif au travers de la membrane cricothyroïdienne, membrane située entre les cartilages thyroïde en haut et cricoïde en bas. Techniques Plusieurs techniques ont été décrites : les techniques percutanée et chirurgicale. La technique percutanée peut être réalisée selon deux modalités : - Par ponction à l'aiguille dite technique de Melker, utilisant la méthode de Seldinger, bien connue des médecins anesthésistes-réanimateurs. Cette technique impose l'utilisation d'un kit, commercialisé par plusieurs firmes, dont Cook (Bloomington, Ind, USA). Une incision des tissus cutanés exclusivement est effectuée en regard de la membrane cricothyroïdienne, après repérage. Puis, une ponction de cette dernière est réalisée grâce à une aiguille montée sur seringue. Elle s'effectue en aspiration, en direction caudale et avec un angle de ponction à 45. Lorsqu' une aspiration d'air est constatée dans la seringue, le guide est introduit via l'aiguille. L'aiguille est ensuite retirée et l'ensemble dilatateur/canule inséré sur le guide en un seul et même temps. Le guide et le dilatateur sont retirés et la ventilation est alors effective sur la canule. - Par l'utilisation de kits permettant l'introduction du dispositif de ventilation sans prédilatation, avec ou sans incision cutanée préalable. Ces dispositifs ne sont que peu ou pas utilisés. L'absence de contrôle de la position de la canule lors de l'introduction est à l'origine de nombreuses complications à court et long terme : mauvais 23 positionnement de la canule4, lésions des voies aériennes superficielles5, 6 et oesophagiennes, sténose laryngée ultérieure. La technique chirurgicale ou technique SMS Sclapel, Mandrin, Sonde 3, décrite par la Difficult Airway Society (DAS) en 2015 (Figure 1), nécessite l'utilisation d'un scalpel, d'un mandrin souple d'Eischmann et d'une sonde d'IOT (de calibre volontairement plus petit que celui utilisé pour l'IOT, à savoir 6-6. 5mm). Après un repérage soigneux à l'aide de la laryngeal handshake 3(étape A), le médecin effectue une incision horizontale ou verticale en cas d'obésité3 (étape B) des tissus sous cutanés et de la membrane cricothyroïdienne ; après une rotation de 90 de la lame de scalpel, une courte incision est réalisée en direction caudale (étape C). Le scalpel est laissé en place, il guidera le mandrin d'Eischmann lors de son insertion (étape D). Une fois le mandrin en place, le scalpel est retiré et l'intubation guidée par le mandrin d'Eischmann (étape D). Après le retrait du mandrin, la ventilation est effective sur la sonde (étape F). 24 Situation de crise La situation de CICO est une situation de crise : le pronostic vital du patient est engagé. L'absence d'oxygénation prolongée des tissus, notamment myocardique et encéphalique, est responsable de lésions tissulaires potentiellement irréversibles : encéphalopathie anoxique, bradycardie extrême voire arrêt cardiocirculatoire hypoxique7. Il est aisé d'appréhender le stress ressenti par le médecin anesthésiste-réanimateur dans une telle situation et in fine la nécessité de matriser une des techniques de CT, unique option thérapeutique. La connaissance d'une technique de cricothyroïdotomie ainsi que la mémorisation du matériel et des étapes relatives à sa réalisation sont donc d'une importance primordiale. Il semblerait cependant que la nature de la technique de cricothyroïdotomie choisie ne soit pas le seul facteur influençant la réussite de la cricothyroïdotomie ; en effet, l'environnement au bloc opératoire ou en réanimation, l'existence d'un leader, le niveau de stress et la confiance en soi participent à la gestion de la situation de crise. 811 La réalisation d'une cricothyroïdotomie est également conditionnée par la volonté du médecin anesthésiste-réanimateur à la réaliser, ainsi que son aptitude à décider de la réalisation d'un abord cervical des VAS, procédure redoutée par les médecins anesthésistes-réanimateurs9. Recommandations Plusieurs sociétés savantes ont édité des algorithmes décisionnels, aides cognitives dans les situations d'IOT difficiles prévues ou non. Parmi elles, la DAS, société savante britannique, a réactualisé ses recommandations en terme d'IOT difficile en 20153 (Figure 2). L'échec aux trois premières étapes (intubation oxygénation via dispositif supra glottique dernière tentative de ventilation au masque facial) aboutit à la situation de CICO et donc à la 25 réalisation d'une cricothyroïdotomie. La technique choisie comme technique de référence par la DAS est la technique chirurgicale. Elle est décrite comme étant la plus rapide et la plus fiable des techniques : elle permet une ventilation à basses pressions, une protection des VAS de l'inhalation de liquide gastrique et le monitorage possible du CO2 télé expiratoire (EtCO2). Figure 2. Algorithme décisionnel pour l'intubation orotrachéale difficile La SFAR a elle aussi en 2017, actualisé ses recommandations de 2006 en terme d'abord difficile des VAS2. L'échec de toutes les stratégies visant l'oxygénation ou l'oxygénation/décarboxylation aboutit à la nécessité de réaliser un abord cervical des voies aériennes (Figure3). La nature de l'abord à privilégier (cricothyroïdotomie ou la trachéotomie) n'a pas été spécifié ; dans l'éventualité du choix de la cricothyroïdotomie, la technique de référence n'est pas précisée. En outre, la technique chirurgicale est une technique méconnue en France. 26 Justification de l'étude La mise à jour des recommandations françaises concernant l'intubation oro-trachéale difficile n'apporte aucune précision quant à la technique de cricothyroïdotomie à préférer dans la situation de CICO et ce en dépit d'une riche littérature en faveur de la technique chirurgicale. En effet, la technique chirurgicale serait réalisée au moins 50% plus rapidement1214 et présenterait un risque de complication moindre4 (lésion de la paroi postérieure de la tachée, ponction œsophagienne) comparativement à la technique percutanée par ponction à l'aiguille. Faire appel à l'équipe de chirurgie oto rhino laryngologique (ORL) pour effectuer un abord cervical antérieur de sauvetage ne parat plus justifié : au-delà d'une perte de temps 27 manifeste, le temps de réalisation d'un abord cervical antérieur chirurgical (technique SMS) ne diffère pas significativement entre un médecin anesthésiste-réanimateur et un chirurgien général. 15. Ainsi, le médecin anesthésiste-réanimateur est l'acteur principal dans la situation de CICO et le choix de la technique de sauvetage en cas de CICO laissé à son appréciation. Ce travail a pour but de comparer deux techniques de cricothyroïdotomie : la technique chirurgicale comme décrite par la DAS, technique méconnue en France et la technique percutanée par ponction à l'aiguille. Bien que de nombreuses études ont d'ores et déjà comparé le temps de réalisation de ces deux techniques16, le débat scalpel versus canule reste ouvert. Le temps de réalisation de la technique, quoique primordial, peut ne pas être le meilleur critère pour définir la meilleure des deux techniques de cricothyroïdotomie. La situation de est un évènement rare, dont l'incidence est estimée à 1/25000 anesthésies pour chirurgie programmée17 et 1/150 anesthésies réalisées en urgence5. Ainsi, la mémorisation de cette compétence est mise en péril par la faible exposition à la situation de CICO et semble être un paramètre primordial à prendre en compte dans le choix de la technique. L'apprentissage de la cricothyroïdotomie peut être théorique, via la mémorisation de la séquence des étapes la technique. Il a été cependant démontré que l'apprentissage par des entrainements pratiques et des mises en situation de CICO par le biais de la simulation médicale haute-fidélité permettaient une meilleure rétention du geste technique18 et un meilleur management de la situation de crise19. 28 Objectifs de l'étude L'objectif principal était d'étudier et comparer la mémorisation de chacune des deux techniques de cricothyroïdotomie (technique chirurgicale et technique percutanée par ponction à l'aiguille) dans une population de praticiens susceptibles d'être confrontés à une situation de CICO, grâce à la simulation médicale basse et haute fidélités. Les objectifs secondaires étaient de comparer la mémorisation des étapes de chacune des deux techniques ainsi que la confiance ressentie par le médecin à la réalisation de chacune des deux techniques. 29 PARTIE 2. ARTICLE ORIGINAL CRICOTHYROIDOTOMY RETENTION : COMPARISON BETWEEN SURGICAL AND PERCUTANOUS TECHNIQUES AFTER A SINGLE SIMULATION SESSION ABSTRACT Introduction A potential life-saving procedure, cricothyroidotomy (CT) is the latest resort in Cannot Intubate, Cannot Oxygenate (CICO) situations. CT may be performed by several techniques, none of which being the reference. The aim of this study was to compare the retention of the surgical and the Seldinger guidewire percutaneous CT techniques. Methods This prospective, cross over, randomized study was conducted over a three-year period. Thirty nine anaesthesiology and emergency medicine residents participated to a low- fidelity CT learning session (S1) and a high-fidelity CICO scenario (S2) six months later. Performance time (PT) of both techniques were timed in S1 and S2. Retention was assessed by the Retention Index (RI), defined for each technique by the ratio between the difference of the two sessions PT (S2-S1) and the PT at the first session, PT at S1 defined as the reference time. Self-confidence to perform a CT in a real CICO scenario and CT steps retention were analyzed by the mean of questionnaires. Results No difference in the six month-retention was evidenced between the surgical and the percutaneous CT techniques (RI 1. 02 vs 0, 83 p 0. 88). The surgical CT technique was performed significantly faster than the percutaneous CT technique in S1 (36. 53 sec [11. 23] vs 50. 34 sec [20. 46], p and remained the fastest technique (p 0. 0197). The subjects 30 were more self-confident to perform the surgical CT technique in a real-life CICO situation than the percutaneous CT technique in S1 (p 0. 0301) and S2 (p 0. 0042). CT steps for the surgical technique were the most memorized (p 0. 0292). Conclusion The surgical CT was the fastest technique and the one in with the residents were the more self-confident, but there was not any difference for retention between surgical and percutaneous CT techniques. Regardless the technique, learning and training sessions are required to improve its retention. Keywords : CICO ; cricothyroidotomy ; retention ; medical simulation 31 INTRODUCTION Emergency cricothyroidotomy (CT) is the latest resort and a potential life-saving procedure in all Cannot Intubate, Cannot Oxygenate (CICO) airway management algorithms1, 2. CT can be performed by two different ways : surgical or percutaneous technique, with or without Seldinger guidewire principle. The Difficult Airway Society recommended the Scalpel, bougie, tube surgical technique, considered to be the safest3 and the fastest one46, compared to the Seldinger guidewire percutaneous technique and all other techniques. Despite these results, the great airway debate scalpel versus cannula remains up to date because a lot of human factors710 impact the CT performance, such as stress, self-confidence and the operating theater environment. CICO situation is a real anaesthesia crisis, with a high imminent death risk. Furthermore, CT performance skills have to be learned and retained : due to the rarity of the CICO situation, skill decay11 is a real problem. Thanks to medical simulation training sessions12 , anaesthesiologists can improve their CT retention and the CICO management. The retention of the percutaneous technique13 at different time intervalls 14, 15 have already been studied ; percutaneous CT was retained for a 6 months minimal intervall. However, surgical CT retention and the comparison of these two CT techniques retention have not been studied yet. The aim of this study was to evaluate and compare the retention between surgical and percutaneous (Seldinger guidewire) CT techniques in anesthesiology and emergency medicine residents, thanks to a high-fidelity simulation learning. Confidence and CT steps description were studied as well. 32 METHODS 41 anaesthesiology and 19 emergency medicine residents were offer the opportunity to participate. They received an email containing a few explications about the study and were free to participate. Subjects agreed to participate to a first simulation session and a second in a later time . Study design and intervention This randomized, cross over, prospective study was led in the Centre Universitaire d'Enseignement par la Simulation Médicale (CUESiM), attached to the Medical School of the Lorraine University in Nancy, France. Subjects were called for a first teaching session : the teaching and training session (S1), composed by a presentation of airway management and the two techniques of CT followed by a manikin simulation. After obtaining their informed consent, residents who agreed to participate performed each technique five times for training (success guaranteed in 96%13) ; they could ask the investigator for advices about technical skills for the percutaneous or the surgical technique or about equipment. The performance time (PT) of both CT techniques was assessed in a final sixth attempt. At least, by the mean of two standardized questionnaires (Annex 1&2), each resident was asked to describe the steps of the techniques and scale his self-confidence to perform each technique in a real CICO scenario. Six months14, 15 later, the residents were invited to the retention assessment simulation session (S2). 33 The resident heart rate was monitored all the session long in order to measure the stress felt in this crisis situation. Before the scenario begins, subjects were asked to describe the CT steps by the mean of the S1 questionnaire. Then, they performed individually high-fidelity-simulated anaesthesia crisis CICO scenario (Annex 3 ; for the emergency medicine residents, the scenario occurred to a young male suffering ARDS in emergency room), called to help with the intubation attempt already underway. All methods of intubation or ventilation already sought failed and the CT was implied. The equipment for the two techniques was available in the simulated operating theater : a percutaneous CT Melker kit (Cook Medical, Bloomington, Ind) to perform Seldinger guidewire percutaneous CT and a scalpel, a bougie and a 6mm tracheal tube to perform the scalpel, bougie, tube surgical CT1. Like in S1, PT was evaluated for the two techniques, both realized in a randomized order. All scenarios were completed in a simulated operating theater environment containing a high-fidelity manikin (SimMan, Laerdal, Kent, UK), equipped with standard monitoring (EKG, NIPB, SpO2, EtCO2) and the anaesthesia machine (Datex Corporation, St Laurent, Quebec, Canada). On arrival, the simulated patient's oxygen saturation was 90%, blood pressure 90/60 mmHg and heart rate 62 bpm ; every thirty seconds, SpO2 decreased by 10%, systolic blood pressure by 10mmHg and heart rate by 8 rpm. 34 After performing the two techniques, subjects had to scale their self-confidence with the standardized confidence questionnaire. Measurement instruments and outcomes Between December 2017 and December 2019, all the anaesthesiology residents in Nancy were invited to participate. In December 2019, the emergency medicine residents were invited too. All the subjects were in their first year of study13, in order to reduce the exposition of a potential CICO scenario or their opportunity to assist airway management conferences. This study evaluated and compared the 6 month-retention between the surgical CT and the percutaneous CT performed by anaesthesiology and emergency medicine residents with low and high-fidelity medical simulation. We hypothesized that the surgical technique was the most retained technique. Speed and accuracy are two of type of criteria used in skill decay studies11. PT was defined as the time between when the subject grasped any equipment needed to perform the CT and the time of successful ventilation through the CT, as assessed with effective capnography. Retention was evaluated by the Retention Index (RI), defined respectively for each technique by the ratio between the difference of the two sessions PT (S2-S1) and the PT at the first session, PT at S1 defined as the reference time. Success to perform a CT was defined by an effective CT performed in 180 seconds or less13, like usually done in literature and because it is the maximal duration of apnea without hypoxic tissular injuries. 35 Furthermore, the retention of both CT technique steps was evaluated with the questionnaire. Each step was scored either 0, 1, or 2, respectively, when it was not described, poorly described, or well described. Subjects were allowed a 12 points mark for each CT technique, after a double marking. Self-confidence was scored with a Likert scale, either 1, 2, 3 or 4, respectively when the subject was perfectly confident , quite confident , rather not confident , absolutely not confident . The Holter EKG records were analyzed by investigators with an interpretation software (Synescope, MicroPort-CRM, Clamart, France) ; the resting heart rate and the highest heart rate during the scenario for each technique were recorded. The variability of the RR range was not workable by the software. To identify retention factors, two subgroups analysis were done : skillful/unskillful residents and anaesthesiology/emergency medicine residents. Skillful/unskillful subgroups were created by classifying the residents by the PT of the surgical technique in (S1), in an increasing order. The fastest half of residents determined the skillful subgroup and the slowest half determined the unskillful subgroup. The surgical technique was chosen because all residents were naive of this technique, in contrary to the percutaneous technique, which is a well-known Seldinger technique, mostly used by anaesthesiologists to perform central venous catheterizations. In our study, skillfulness was the reflect of accuracy. The residents were informed of the confidentiality of their performance data. 36 Statistical analysis The hypothesis of the study was that the surgical technique was better retained than the percutaneous one with a 50% difference. With a power of 0. 8 and 0. 05, the total sample size was 40 ; subjects were their own control. All statistical analyses were performed with Prism 8. 0 software for Windows (Inc GraphPad Software, San Diego, CA). Quantitative variables were expressed by median and interquartils (1st and 3rd) or mean and standard derivation, as appropriate. They were compared with a Wilcoxon matched- pairs signed rank test or a Mann-Whitney test, as appropriate. Qualitative variables were expressed as rates (%) and compared using the Fisher's exact test. P values < 0. 05 were considered statistically significant for all analyses. Any ethical committee agreement was needed. 37 RESULTS The study lasted three years, from 2017 December to 2020 July. A total of 60 residents (41 anaesthesiology and 19 emergency residents) were invited to participate. 39 residents agreed to participate and performed the first simulation session (S1), 25 were anaesthesiology residents and 14 were emergency medicine residents. Participation rate was 65%, 60. 9% in anaesthesiology and 73. 6% in emergency medicine. The median age was 26. 8 years and 71% of subjects were men. The PT, the self-confidence Likert scale and the CT steps description were analyzed for both techniques and all the 39 participants (none participant failed in any technique after the training). 31 residents performed both simulation sessions. Among them, 29 performed at least one of the two techniques ; 27 and 23 achieved respectively the surgical CT and the percutaneous CT techniques (p 0. 335). The PT was analyzed for the 29 residents who performed at least one of two techniques ( sec). The PT of residents who failed for both of the techniques was not analyzed. The RI of each technique was evaluated for the successful residents : 27 for the surgical CT technique and 23 for the percutaneous CT technique. RI were calculated per resident, for each technique, with PT of the two simulation sessions S1 and S2. Residents were their own control. Self-confidence Likert scale and the CT steps description were analyzed for all 31 residents who performed S2. 38 Performance time and retention In S1, surgical CT technique was performed significantly faster than the percutaneous CT technique (36. 53 sec [11. 23] vs 50. 34 sec [20. 46], p In S2, surgical CT technique remained the faster CT technique (77. 68 sec [33. 55] vs 104. 49 sec [31. 00], p 0. 0197). PT of both techniques were longer in S2 compared to S1 (p (Figure 1). The 6 months retention was not significantly different between the surgical and the percutaneous CT techniques (RI 1. 02 vs 0, 83 p 0. 88), (Figure2). RI in each subgroup (skillful and medical specialty) are represented on Figure 3. There was no difference between anaesthesiology and emergency medicine residents in 6 month-RI for surgical and percutaneous CT techniques (p 0. 63 and p 0. 96). CT fails did not differ between anaesthesiology and emergency medicine residents ( 6/23 vs 4/8, p 0. 38). Self-confidence and cricothyroidotomy steps description Results of self-confidence and cricothyroidotomy steps description figured on Table1. The subjects were more self-confident to perform the surgical CT technique in a real-life CICO situation than the percutaneous CT technique, in the two simulation sessions (p 0. 0301 and p 0. 0042, respectively in S1 and S2)(Table 1). In S2, the confidence to realize a CT in a real- life CICO situation was deteriorated for both techniques (p 0. 018, p 0. 0034). CT steps for the surgical technique were the most memorized (p 0. 0292). The skill decay was real : six months after the training, steps of both CT techniques were less retained compared to S1 (p 0. 0002 and p respectively) (Table 1). 39 Heart rate Among the 29 records, only 20 (68. 9%) were used because of major artifacts or technical problems. The heart rate (HR) was not significantly different during the CICO scenario between the surgical and the percutaneous CT techniques (p 0. 80), but they were both higher than the resting HR (107 [14. 44] and 106. 45 [15. 78] bpm vs 89. 5 bpm [14. 08], p 40 DISCUSSION To the best of our knowledge, this is the first study which compared the retention of two CT techniques. None significant retention difference between surgical and percutaneous has been highlighted. The important skill decay (100% increased PT six months after the training) was supported by significant self-confidence and CT technique knowledge decreases. The sample size may be too small to exclude any difference, although the lack of difference is strong (p 0. 88). The surgical CT technique, requiring less material and being faster performed36, was the technique in which residents were the most self-confident with and which the steps were better retained. CICO scenarios were performed in stressful conditions : the variations of manikin parameters, sound alarms and the agitation of the subjects in the simulated operating theater reproduced a crisis situation, despite the means heart rates were not high enought to alter motor skills, like shown by Siddle16 : beyond 115 and 145 bpm respectively, fine and complex motor skills are deteriorated during a crisis simulation. The CT performance times and their difference (approximately 50%, 36. 53 sec [11. 23] vs 50. 34 sec [20. 46] and 77. 68 sec [33. 55] vs 104. 49 sec [31. 00] for respectively surgical and percutaneous CT, in both simulation sessions) are in line with previous studies, which compared CT techniques by their performance time. Choosing the fastest CT technique may be a potential life-saving choice by reducing the risk of hypoxic cardiac arrest and brain damages. In our study, we defined a retention index to compare the techniques. Indexing the PT difference with the training session PT permitted us to compare both techniques. The validity and reliability of this index have to be evaluated. 41 Kuduvalli14 demonstrated that CT skills are retained for a minimum of six months after a single simulation training and this interval was extended by Boet15 until one year. The strong skill decay in our study suggests that the six months interval between two simulation training sessions should probably be reduced to improve retention. The retention of both techniques is probably overestimated : we observed that residents who achieved successful CT did not respect the order or forgot some CT techniques steps. Correlation between the CT performance and the reference CT steps should be studied to improve the knowledge of CT retention, like Boet did15. The study of videotapes could give us accuracy data which may demonstrate a difference between skillful and unskillful participants. The CT retention was not influenced by the medical speciality. The results of our study can also be applied for anaesthesiologists and emergency medicine doctors, who are the actors of CICO situations. Our study has several limitations. The comparability of the performance times between the two simulation sessions is uncertain. We used low-fidelity simulation manikin (laryngeal models, Cook Medical Bloomington, Ind) for the first training session and high-fidelity simulator for the second one. John and colleagues17 demonstrated that the CT performance time is significantly higher when achieved on an high-fidelity simulator than on a manikin. Due to the simulator, simulation was different from a real CICO situation. The simulator anatomy allows easy location of airways, much more easier than in a real neck : this avoided guidewire misplacements3 or upper airways injuries18, 19, like shown on cadaver models. The wear of the bougies, guidewires and the simulator larynx could lengthen the performance time. Moreover, a major difficulty has not been evaluated : the cricothyroid membrane 42 identification. On a normal weight man simulator, the procedure is easy. Aslani20 proved that the cricothyroid membrane identification was more difficult in women, especially if they are obese (success rates respectively 26. 8 and 3. 3%). This difficulty could modify the choice of the CT technique : with poor landmarks, the achievement of an open CT technique could be more difficult. The laryngeal handshake , described by Levitan improved the cricothyroid membrane recognition, with no difference with a palpation performed by a head-and-neck surgeon21. Ultrasonography appeared non recommended for cricothyroid membrane identification in an unexpected CICO situation22. This prospective study is the first to consider the comparison of two CT techniques retention at six months. Results suggest that any of both CT techniques (surgical and percutaneous) could be retained after a single simulation training session, but 6 month-memorization is not different between techniques and lead to decrease in performance of both techniques Due to the rarity of the CICO situation in practice, retention of one of the CT techniques enforce a regular training, the optimal interval of which has to been defined. Larger studies could identify the most retained CT technique, to improve the management of CICO situations. 43 ACKNOWLEDGEMENTS The authors would like to thank the anaesthesiology and emergency medicine residents of the Centre Hospitalier Régional Universitaire in Nancy (France) for their participation at this study, Hind Hani (Centre Universitaire d'Enseignement par la Simulation Médicale, Nancy, France) for her support during the simulation sessions and Jean-Marc Sellal (Cardiovascular Diseases Dept, Centre Hospitalier Régional Universitaire, Nancy, France) for his previous advices of ECG records analyses. CONFLICTS OF INTEREST Laryngeal models used in the training session and guidewires for the percutaneous technique were respectively lent and offered by Cook Medical (Bloomington, Ind). 44 LEGENDS 45 46 47 48 REFERENCES 1. 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Les travaux antérieurs évaluant la rétention de la cricothyroïdotomie avaient pour objectifs de déterminer l'intervalle adéquat pour les rappels d'apprentissage ou d'évaluer l'effet de l'apprentissage sur le temps de réalisation. A notre connaissance, il s'agit du premier travail comparant la mémorisation de deux techniques de cricothyroïdotomie. Comme observé dans les résultats, il n'a pas été démontré de différence significative de mémorisation entre la technique chirurgicale et la technique percutanée par ponction à l'aiguille. En effet, une forte altération de la connaissance de la cricothyroïdotomie est constatée, indépendamment de la technique choisie : les temps de réalisation sont augmentés de plus de 100% six mois après la séance d'apprentissage par simulation médicale basse fidélité (respectivement 36. 53 vs 77. 68 sec et 50. 34 vs 104. 49 sec pour les techniques chirurgicale et percutanée par ponction). Cette altération est confortée par une réduction significative de la confiance ressentie à la réalisation d'une cricothyroïdotomie dans une situation réelle de CICO et de la capacité à en décrire les étapes, quelle que soit la technique choisie. Le nombre de participants insuffisamment élevé pour mettre en évidence une différence significative ne permet pas d'être formel quant à l'absence de différence de mémorisation entre ces deux techniques. Cependant, l'absence de différence est très nettement non significative (p 0. 88). 52 Il était surprenant de constater que malgré le fait que la technique de Seldinger est familière aux médecins anesthésistes-réanimateurs, la cricothyroïdotomie chirurgicale était la technique avec laquelle les participants de l'étude se sentaient les plus confiants. En effet, Groom15 démontrait qu'en dépit du fait que les médecins anesthésistes-réanimateurs réalisent un abord cervical antérieur des voies aériennes aussi rapidement que les chirurgiens, ils ne se jugent pas être l'acteur principal de cette procédure considérée chirurgicale . Cette divergence avec certaines données de la littérature pourrait être expliquée par le fait que les participants à l'étude sont de jeunes médecins (interne en anesthésie-réanimation et médecine d'urgence en première année) et qu'ils n'ont pas encore acquis l'expérience suffisante pour la maitrise de la technique de Seldinger, principe de la cricothyroïdotomie percutanée par ponction. Cette hypothèse était effectivement soulevée par Helm4 et Schober20, qui mettaient en évidence une différence significative en termes de succès entre les techniques chirurgicale et percutanée dans des populations de personnel médical inexpérimenté ; ces résultats sont confortés par l'existence d'une différence de performance entre les médecins anesthésistes-réanimateurs selon leur âge : en effet, les performances pour la réalisation d'une cricothyroïdotomie sont altérées au-delà de 45ans21. Bien qu'aucune différence concernant la mémorisation de la technique n'ait pu être mise en évidence, la technique chirurgicale était celle dont les étapes étaient les mieux retenues à six mois de la séance d'apprentissage. Cette différence peut s'expliquer par le fait que la technique chirurgicale comporte moins d'étapes que la technique percutanée et qu'elle nécessite moins de matériel que la technique percutanée. 53 Notre étude met en évidence la supériorité de la technique chirurgicale vis-à-vis de la technique percutanée : elle s'avère être au moins 50% plus rapide (36. 53 vs 50. 37 sec et 77. 68 vs 104. 49 sec). Ce résultat est concordant avec de nombreux travaux4, 1214 comparant le temps de réalisation de chacune des deux techniques de cricothyroïdotomie chez différentes populations médicales, anesthésistes-réanimateurs et non anesthésistes- réanimateurs. Le temps brut de réalisation de la cricothyroïdotomie parat être un paramètre majeur dans le choix de la technique : en effet, choisir la technique la plus rapidement réalisée dans une situation réelle de CICO permet de gagner de précieuses secondes d'oxygénation et in fine de réduire le temps d'hypoxie tissulaire. Par ailleurs, cette donnée quantitative transversale n'est pas indicative de la mémorisation. Nullement décrit dans la littérature, le critère de jugement principal de notre étude est l'index de mémorisation. La question du choix de la meilleure technique de cricothyroïdotomie reste ouverte. La différence brute du temps de réalisation de chacune des deux techniques entre les deux séances ne parat pas être un critère de jugement permettant de comparer les deux techniques puisque le temps de réalisation de chacune d'entre elles est en effet statistiquement différent. Rapporter cette différence au temps de référence pour chacune des techniques permettrait la comparaison de ces dernières, en utilisant une variation indexée. Cependant, la fiabilité et la validité de cet index restent à démontrer. Notre travail a permis d'évaluer la mémorisation de deux techniques de cricothyroïdotomie à six mois de l'apprentissage initial. Ce délai avait été choisi conformément aux résultats de travaux menés dans le but de déterminer l'intervalle maximal entre les séances 54 d'apprentissage. Kuduvalli18, Boet22Wong21 ont démontré que l'amélioration du temps de réalisation de la cricothyroïdotomie (chirurgicale ou par ponction) perdurait six mois après une séance d'apprentissage par simulation médicale. Ce délai était étendu à un an par Boet. Dans cette étude, les temps de réalisation à six mois et un an étaient comparés à un temps de réalisation de la technique avant apprentissage de cette dernière, expliquant aisément l'amélioration des performances jusqu'à un an après la séance d'apprentissage. La validité de l'allongement de ce délai reste donc à démontrer. De surcrot, l'altération forte des performances après un délai de six mois mise en évidence dans notre étude laisse à penser que des séances d'apprentissage par simulation médicale plus rapprochées pourrait permettre une meilleure mémorisation de la technique. Ont été observés bons nombres d'écarts à la technique de référence pour des participants ayant pourtant effectué avec succès l'une ou l'autre des techniques de cricothyroïdotomie. Ces constatations n'ont pas fait l'objet d'analyses statistiques. Evaluer au moyen d'un enregistrement vidéo, la corrélation entre les étapes réellement réalisées ainsi que leur chronologie et la technique de référence pourrait apporter davantage de précisions quant à la mémorisation de chacune des techniques ; a fortiori la mémorisation est donc probablement sur-estimée. L'analyse des enregistrements vidéo pourraient être informative quant à la précision de réalisation de chacune des deux techniques et pourrait permettre de démontrer une différence de mémorisation entre les habiles et les malhabiles. L'absence de différence de succès de la procédure de cricothyroïdotomie selon la spécialité médicale suggère que les résultats de ce travail sont valides pour les médecins anesthésistes-réanimateurs et les médecins urgentistes, population susceptible de réaliser une cricothyroïdotomie. 55 Enfin, une situation de crise a été recréée au sein du bloc opératoire virtuel. L'élévation significative de la fréquence cardiaque au cours du scénario de CICO, de façon identique pour les deux techniques en témoigne. S'ajoutant aux variations des paramètres du simulateur (chute de la pression artérielle, de la fréquence cardiaque et de la saturation au cours de la simulation) et à leurs alarmes respectives, l'agitation créée par les investigateurs et leurs insistantes remarques quant à l'urgence du succès de la cricothyroïdotomie. L'élévation de la fréquence cardiaque n'était cependant pas suffisante pour être responsable d'une altération de la motricité. En effet, au-delà de 115 et 145 bpm, une altération des capacités motrices fines et grossières a été constatée23. Notre étude a cependant certaines limites, liées au scénario de simulation médicale haute- fidélité. L'objectif de la seconde session de simulation était d'évaluer la rétention de chacune des deux techniques de cricothyroïdotomie. Avant de débuter le jeu de simulation, il était demandé de réaliser chacune des deux techniques de cricothyroïdotomie dans un ordre randomisé par tirage au sort ; l'ensemble du matériel nécessaire à la réalisation de chaque technique était à la disposition des participants dans le bloc opératoire virtuel, isolé. A leur arrivée dans le jeu de simulation, la situation de CICO leur était explicitée et était attendue la réalisation de chacune des techniques sans passer par les étapes de l'algorithme d'intubation et de ventilation difficile, comme réalisé communément dans les études utilisant la simulation médicale haute-fidélité pour étudier la cricothyroïdotomie. De plus, le questionnaire de connaissances était distribué avant le jeu de simulation, renforçant l'indiçage et biaisant la réalisation de chacune des techniques. 56 Une des difficultés rencontrées dans les situations de CICO réside dans la décision de réalisation de la cricothyroïdotomie : effectivement, elle est fréquemment prise trop tard ou non prise17, 24, 25. Cette difficulté n'a pas été prise en compte dans le scénario de simulation. Certaines limites nous ont été imposées par le support grâce auquel étaient réalisées les sessions de simulation. La première session, visant l'apprentissage de chacune des techniques, a été réalisée sur des cous modèles de larynx (Cook, Bloomington, In, USA), principalement pour des modalités pratiques et organisationnelles (durée des séances plus courtes et sollicitant moins de personnel). La deuxième a été réalisée grâce aux simulateurs SimMan(Laerdal, Kent, UK), relevant de la simulation médicale haute-fidélité. La comparabilité des temps de réalisation de chacune des techniques de cricothyroïdotomie est donc discutable : John26 a démontré que le temps de réalisation de la cricothyroïdotomie est significativement supérieur lorsque la technique est réalisée sur simulateur, dans un scénario de CICO, comparativement à un mannequin statique. Le temps de réalisation est donc naturellement augmenté à la deuxième session, par la nature du modèle de simulation utilisé : la comparabilité des temps de réalisation pourrait donc être compromise. Par ailleurs, la simulation différait d'une situation réelle de CICO en certains points. L'anatomie du mannequin ne laissait que peu de place à une cathétérisation sous cutanée ou une perforation œsophagienne accidentelles, comme décrites lorsque les techniques sont réalisées sur modèles animaux ou sur cadavres4. S'ajoutaient des difficultés techniques liées au matériel : en effet, l'usure du matériel à usage unique (mandrin d'Eischman, guide métallique propre au kit de cricothyroïdotomie percutanée) et des composants du simulateur (larynx artificiel principalement) pouvaient conduire à l'allongement du temps de réalisation de l'une et l'autre des techniques. 57 D'autre part, dans une situation réelle de CICO, les échecs de réalisation de la cricothyroïdotomie sont également attribués à un accès difficile à la membrane cricothyroïdienne. L'identification de cette dernière est un paramètre qui n'a pas été pris en compte dans notre étude. La facilité d'identification de la membrane cricothyroïdienne en simulation médicale diffère de celle qui peut être faite au lit du patient ; de fait, le simulateur est un homme mince, présentant donc une anatomie permettant un repérage facile. Il a été démontré par Aslani27 que la membrane cricothyroïdienne était par la palpation, mal identifiée chez les femmes et ce d'autant plus si elles présentaient une obésité (26. 8 vs 3. 3%). La réalisation d'une cricothyroïdotomie et sa réussite sont donc mis en péril chez des patients ayant un morphotype similaire et le choix d'un abord chirurgical des voies aériennes incertain. Le repérage de la membrane cricothyroïdienne par un médecin anesthésiste-réanimateur au moyen d'une manœuvre nommée laryngeal handshake , décrite par Levitan (palpation laryngée avec le pouce, le majeur et index de la main non dominante) permet un repérage équivalent à celui effectué par un chirurgien ORL, via une palpation simple28 : le succès du repérage était de 70. 7%, 54. 2% chez les femmes et 77. 8% chez les femmes et hommes obèses. Ces constatations étaient confirmées par Drew29 : l'utilisation de la laryngeal handshake permettait une augmentation significative de l'identification de la membrane chez les patients de poids normal et les obèses (p 0. 026, p 0. 04). Cette méthode de repérage était présentée à tous les participants au cours de la première séance de simulation. Le repérage ultrasonique de la membrane cricothyroïdienne a également été étudié : en effet il a été démontré par Siddiqui30 que le repérage ultrasonique de la membrane améliorait significativement de son identification sur des cadavres pour lesquels le repérage 58 par la palpation manuelle est impossible (RR 5. 6, p 0. 043) ainsi que chez les femmes obèses31 (p 0. 0008), sujets chez lesquels le repérage de la membrane est moins aisé32. L'utilisation du repérage échographique de la membrane cricothyroïdienne nécessite un apprentissage32, qui semble rapide. Cependant, la visualisation échographique de la membrane cricothyroïdienne n'apparait pas aisée ; Zetlaoui et Benhamou33 nous font remarquer dans une note à l'éditeur que la photographie jointe au travail princeps de Siddiqui illustrait l'os hyoïde et non la membrane cricothyroïdienne. Enfin, le repérage ultrasonique n'est pas approprié dans une situation d'intubation impossible imprévue32, car de réalisation plus longue que la palpation manuelle. Son intérêt est donc limité dans la situation de CICO. En somme, cette étude n'a pas permis d'identifier la technique de cricothyroïdotomie la mieux retenue parmi la technique chirurgicale et la technique percutanée par ponction à l'aiguille. La technique chirurgicale, technique la plus rapidement réalisée, semble être la technique en laquelle les praticiens ont le plus confiance et dont le matériel et les étapes sont les mieux mémorisés. La faible exposition à la situation de CICO ainsi que la faible mémorisation de la cricothyroïdotomie ne permettent pas la matrise de cette dernière par la pratique clinique quotidienne. La mémorisation de cette procédure nécessite donc un apprentissage dès la formation initiale, apprentissage qui doit être renouvelé tout au long de la carrière médicale. L'intervalle de temps optimal entre chaque enseignement reste toujours à déterminer. 59 Cette étude est la première à comparer la mémorisation de deux techniques de cricothyroïdotomie. D'autres travaux de plus grande ampleur permettront peut-être d'identifier la technique de cricothyroïdotomie la mieux mémorisée, de façon à réduire la morbimortalité liée aux situations de Cannot intubate, Cannot oxygenate . 60 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES DES PARTIES 1. ET 3. 1. Ausset S, Saint-Maurice GD, Auroy Y : Épidémiologie de la mortalité et de la morbidité. Datatraitesan36-50728 2010 at < 2. Intubation difficile et extubation en anesthésie chez l'adulte - La SFAR 2017 3. Frerk C, Mitchell VS, McNarry AF, Mendonca C, Bhagrath R, Patel A, O'Sullivan EP, Woodall NM, Ahmad I, Difficult Airway Society intubation guidelines working group : Difficult Airway Society 2015 guidelines for management of unanticipated difficult intubation in adults. Br J Anaesth 2015 ; 115 : 82748 4. 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Boet S, Borges BCR, Naik VN, Siu LW, Riem N, Chandra D, Bould MD, Joo HS : Complex procedural skills are retained for a minimum of 1 yr after a single high-fidelity simulation training session. Br J Anaesth 2011 ; 107 : 5339 23. Sharpening the Warriors Edge : The Psychology & Science of Training : Siddle, Bruce K. 24. Cook TM, MacDougall-Davis SR : Complications and failure of airway management. Br J Anaesth 2012 ; 109 : i6885 25. Peterson GN, Lee LA : Management of the Difcult Airway 2005 ; 103 : 7 26. John B, Suri I, Hillermann C, Mendonca C : Comparison of cricothyroidotomy on manikin vs. simulator : a randomised cross-over study. Anaesthesia 2007 ; 62 : 102932 27. Aslani A, Ng S-C, Hurley M, McCarthy KF, McNicholas M, McCaul CL : Accuracy of identification of the cricothyroid membrane in female subjects using palpation : an observational study. Anesth Analg 2012 ; 114 : 98792 28. 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Zetlaoui PJ, Benhamou D : Ultrasonographic Appearance of the Cricothyroid Membrane : Anesthesiology 2016 ; 124 : 14156 64 ANNEXES Annexe 1. Questionnaire de description des étapes des deux techniques de cricothyroïdotomie EVALUATION DES CONNAISSANCES Concernant la technique de cricothyroïdotomie chirurgicale Description des cinq étapes de la cricothyroïdotomie par technique chirurgicale : 1. 2. 3. 4. 5. Concernant la technique de cricothyroïdotomie par ponction à l'aiguille Description des six étapes de la cricothyroïdotomie par technique de ponction à l'aiguille : 1. 2. 3. 4. 5. 6. 65 Annexe 2. Questionnaire d'évaluation de la confiance QUESTIONNAIRE DE CONFIANCE Concernant la technique de cricothyroïdotomie chirurgicale Si je devais réaliser une cricothyroïdotomie en situation réelle de Can't Intubate Can't Oxygenate avec la technique chirurgicale, je me sentirais : parfaitement confiant plutôt confiant plutôt pas confiant absolument pas confiant Concernant la technique de cricothyroïdotomie par ponction à l'aiguille Si je devais réaliser une cricothyroïdotomie en situation réelle de Can't Intubate Can't Oxygenate avec la technique de ponction à l'aiguille, je me sentirais : parfaitement confiant plutôt confiant plutôt pas confiant absolument pas confiant 66 Annexe 3. Synopsis du scénario de situation de Cannot intubate, cannot oxygenate SYNOPSIS Séance de simulation médicale haute-fidélité Rétention - Protocole de recherche MemoCric Chaque participant est convoqué au centre de simulation CUESiM à heure fixe afin de réaliser la séance de simulation nommée rétention , qui consiste à évaluer la mémorisation de deux techniques de cricothyroïdotomie à six mois de la séance d'apprentissage. I. Pose du Holter ECG Chaque interne verra sa fréquence cardiaque monitorée avant et au cours du jeu de simulation par Holter ECG. On note l'heure de pose du Holter ECG pour chaque participant. II. Auto-évaluation Avant de débuter le jeu de simulation, les participants devront détailler par écrit grâce à un questionnaire standardisé les étapes de l'une et l'autre des deux techniques de cricothyroïdotomie. Pendant cette période, on notera l'heure de la réalisation de l'auto-évaluation de façon à calculer ultérieurement la fréquence cardiaque de repos. III. Tirage au sort Chaque participant devra effectuer une cricothyroïdotomie par technique chirurgicale et par technique percutanée. L'ordre de réalisation sera déterminé par randomisation via tirage au sort d'enveloppe contenant l'ordre 1 (cricothyroïdotomie chirurgicale puis percutanée) ou l'ordre 2 (cricothyroïdotomie percutanée puis chirurgicale). Le tirage au sort sera effectué juste après la réalisation de l'évaluation écrite. 67 IV. Simulation a. Présentation de la simulation au participant La simulation est un scénario de Can't Intubate, Can't Oxygenate . A l'entrée dans le jeu de simulation, l'aidant donne au participant le contexte : - Le patient est une femme de 50ans, prise en charge en urgence au bloc opératoire pour laparotomie indiquée dans le cadre d'une péritonite secondaire à une perforation du sigmoïde. - Cette patiente a pour antécédant une diverticulose colique ainsi qu'une obésité modérée (BMI 34 kg/m, P 93kg, T 165 cm). - L'induction anesthésique par KETAMINE et ROCURONIUM a été effectuée. L'analgésie est assurée par du SUFENTANIL. - Le participant est sollicité par le médecin anesthésiste en charge du patient car il se retrouve confronté à une situation de Can't intubate, Can't oxygenate et a besoin d'aide. - Ont déjà été effectuées deux tentatives de laryngoscopie directe ainsi qu'une videolaryngoscopie avec utilisation du mandrin d'Eischmann, soldées toutes trois par un échec. La ventilation à travers le dispositif supra glottique est impossible. - Le recours à la cricothyroïdotomie se révèle être la seule option envisageable. Après l'induction, la pression artérielle est mesurée à 90/60 mmHg, la fréquence cardiaque à 62 bpm, la saturation en oxygène à 90% alors que le médecin anesthésiste essaie de ventiler le patient au masque, avec une fraction en oxygène à 100%. Une macroglossie ainsi qu'une raideur de nuque n'ont pas été mises en évidence par l'anesthésiste qui prend initialement le patient en charge. Ces caractéristiques sont à l'origine du caractère impossible de l'IOT. b. Déroulé de la simulation Le chronomètre est déclenché lorsque l'aidant (médecin anesthésiste) fournit au participant le kit de cricothyroïdotomie. L'heure de début de simulation sera notée de façon à analyser la fréquence cardiaque du participant au cours de la simulation et d'analyser la variation entre la fréquence cardiaque de repos et la fréquence cardiaque au cours du jeu de simulation. 68 Le participant doit alors effectuer une technique puis l'autre, successivement. Dès le début de la simulation et pendant les deux premières minutes de simulation, l'état clinique du patient va se dégrader, par trente secondes diminution de : - Dix points de saturation - Huit battements par minute de fréquence cardiaque - Dix points de pression artérielle systolique Puis, jusqu'à la fin de la simulation, la saturation en oxygène sera maintenue à 50%, la pression artérielle à 40/25 mmHg, la fréquence cardiaque à 30 bpm. La simulation s'arrête (le chronomètre est arrêté) lorsque le participant effectue le premier cycle de ventilation efficace, mis en évidence par l'ampliation thoracique du patient et l'heure de fin de simulation est également notée. V. Evaluation de la confiance Après le jeu de simulation, chaque participant évalue la confiance qu'il a ressenti à effectuer chacune des deux techniques de cricothyroïdotomie par le biais d'un questionnaire standardisé. On rappellera à l'ensemble des participants le caractère confidentiel du jeu de simulation. 69 RESUME Introduction Procédure vitale, la cricothyroïdotomie (CT) s'avère être la solution de dernier recours dans les situations de Cannot intubated, cannot oxygenate (CICO). Beaucoup de techniques en ont été décrites, sans qu'aucune d'elles ne soit recommandée. L'objectif de cette étude était de comparer la mémorisation de la technique chirurgicale à celle de la technique percutanée par ponction à l'aiguille. Méthode Cette étude prospective, randomisée, en crossover était conduite pendant trois années. Trente-neuf internes d'anesthésie-réanimation et de médecine d'urgence participaient à une première séance de simulation médicale visant l'apprentissage des deux techniques (S1). La seconde était réalisée six mois plus tard et comportait un scénario de CICO (S2). Le temps de réalisation (PT) pour chacune des techniques était chronométré à S1 et S2. La mémorisation était évaluée par l'index de rétention (RI), défini pour chaque technique par le rapport entre la différence des PT aux deux sessions (S1-S2) et le PT de S1, ce dernier étant défini comme le temps de référence. La confiance ressentie pour la réalisation d'une CT dans une situation réelle de CICO ainsi que la mémoration des étapes de CT étaient évaluées pour les deux techniques grâce à des questionnaires. Résultats Aucune différence de mémorisation n'était mise en évidence entre les CT chirurgicale et percutanée (RI 1. 02 vs 0, 83 p 0. 88). La technique chirurgicale était réalisée significativement plus rapidement que la technique percutanée à S1 (36. 53 sec [11. 23] vs 50. 34 sec [20. 46], p et à S2 (77. 68 sec [33. 55] vs 104. 49 sec [31. 00], p 0. 0197). Les participants se sentaient plus confiants pour la réalisation d'une CT chirurgicale dans une situation réelle de CICO à S1 (p 0. 0301) et à S2 (p 0. 0042). Les étapes de la CT chirurgicale étaient celles qui étaient les mieux mémorisées (p 0. 0292). Conclusion La CT chirurgicale est plus rapide que la CT percutanée et est celle en laquelle les médecins ont le plus confiance ; cependant il n'existe pas de différence de mémorisation entre ces dernières. Indépendamment de la technique choisie, des sessions d'apprentissage et d'entranement à la réalisation de la CT sont nécessaires à l'amélioration de sa mémorisation. TITRE EN ANGLAIS : Cricothyroidotomy retention : comparison between surgical and percutaneous techniques after a single simulation session MOTS CLE : CICO ; cricothyroïdotomie ; mémorisation ; simulation médicale THESE : MEDECINE SPECIALISEE - ANNEE 2020 UNIVERSITÉ DE LORRAINE Faculté de Médecine de Nancy 9, avenue de la Forêt de Haye 54505 VANDOEUVRE LES NANCY Cedex | HAL | Scientific |
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Films orodispersibles de tétrabénazine pour l'administration pédiatrique Zoe Senta-Loys To cite this version : Zoe Senta-Loys. Films orodispersibles de tétrabénazine pour l'administration pédiatrique. Sciences pharmaceutiques. Université de Lyon, 2016. Français. NNT : 2016LYSE1304. tel-01543512 HAL Id : tel-01543512 Submitted on 21 Jun 2017 HAL is a multi-disciplinary open access L'archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est archive for the deposit and dissemination of sci- destinée au dépôt et à la diffusion de documents entific research documents, whether they are pub- scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, lished or not. The documents may come from émanant des établissements d'enseignement et de teaching and research institutions in France or recherche français ou étrangers, des laboratoires abroad, or from public or private research centers. publics ou privés. Nd'ordre NNT : xxx THESE de DOCTORAT DE L'UNIVERSITE DE LYON opérée au sein de l'Université Claude Bernard Lyon 1 Ecole Doctorale EDISS 205 (Ecole Doctorale Interdisciplinaire Sciences Santé) Spécialité de doctorat : Sciences pharmacotechniques et biopharmaceutiques Soutenue publiquement le 20/12/2016, par : Zoé SENTA-LOYS Films orodispersibles de tétrabénazine pour l'administration pédiatrique. Devant le jury composé de : Dr. Catherine TULEU (University of London) Rapporteur Pr. Philippe MAINCENT (Université de Lorraine, Nancy) Rapporteur Dr. Vincent JANNIN (Société Gattefossé, St. Priest) Rapporteur Dr. Mohamed SKIBA (Université de Rouen) Examinateur Pr. Stéphanie BRIANÇON (Université Lyon 1) Examinatrice Pr. Hatem FESSI (Université Lyon 1) Directeur de thèse Dr. Sandrine BOURGEOIS (Université Lyon 1) Co-encadrante de thèse UNIVERSITE CLAUDE BERNARD - LYON 1 Président de l'Université M. le Professeur Frédéric FLEURY Président du Conseil Académique M. le Professeur Hamda BEN HADID Vice-président du Conseil d'Administration M. le Professeur Didier REVEL Vice-président du Conseil Formation et Vie Universitaire M. le Professeur Philippe CHEVALIER Vice-président de la Commission Recherche M. Fabrice VALLÉE Directrice Générale des Services Mme Dominique MARCHAND COMPOSANTES SANTE Faculté de Médecine Lyon Est Claude Bernard Directeur : M. le Professeur G. RODE Faculté de Médecine et de Maïeutique Lyon Sud Charles Directeur : Mme la Professeure C. BURILLON Mérieux Faculté d'Odontologie Directeur : M. le Professeur D. BOURGEOIS Institut des Sciences Pharmaceutiques et Biologiques Directeur : Mme la Professeure C. VINCIGUERRA Institut des Sciences et Techniques de la Réadaptation Directeur : M. X. PERROT Département de formation et Centre de Recherche en Biologie Directeur : Mme la Professeure A-M. SCHOTT Humaine COMPOSANTES ET DEPARTEMENTS DE SCIENCES ET TECHNOLOGIE Faculté des Sciences et Technologies Directeur : M. F. DE MARCHI Département Biologie Directeur : M. le Professeur F. THEVENARD Département Chimie Biochimie Directeur : Mme C. FELIX Département GEP Directeur : M. le Professeur H. HAMMOURI Département Informatique Directeur : M. le Professeur S. AKKOUCHE Département Mathématiques Directeur : M. le Professeur G. TOMANOV Département Mécanique Directeur : M. le Professeur H. BEN HADID Département Physique Directeur : M. le Professeur J-C PLENET UFR Sciences et Techniques des Activités Physiques et Sportives Directeur : M. Y. VANPOULLE Observatoire des Sciences de l'Univers de Lyon Directeur : M. B. GUIDERDONI Polytech Lyon Directeur : M. le Professeur E. PERRIN Ecole Supérieure de Chimie Physique Electronique Directeur : M. G. PIGNAULT Institut Universitaire de Technologie de Lyon 1 Directeur : M. le Professeur C. VITON Ecole Supérieure du Professorat et de l'Education Directeur : M. le Professeur A. MOUGNIOTTE Institut de Science Financière et d'Assurances Directeur : M. N. LEBOISNE A Anne, Et tout élan est aveugle sauf là o il y a savoir, Et tout savoir est vain sauf là o il y a travail, Et tout travail est vide sauf là o il y a amour ; Et lorsque vous travaillez avec amour vous vous liez à vous-même, et l'un à l'autre, Khalil Gibran REMERCIEMENTS Je souhaite sincèrement remercier, Hatem Fessi et Sandrine Bourgeois, pour m'avoir permis de réaliser ce travail, pour la confiance qu'ils m'ont accordée et les précieux conseils qu'ils m'ont prodigués tout au long du projet ; Catherine Tuleu, Vincent Jannin et Philippe Maincent d'avoir accepté d'être rapporteurs de ce travail de thèse ; Stéphanie Briançon de m'avoir fait l'honneur de présider le jury, mais aussi pour les nombreux échanges que nous avons eu durant ces trois années ; Mohamed Skiba d'avoir accepté de participer à ce jury de thèse, mais aussi pour m'avoir accompagnée et conseillée dans mon travail sur les cylodextrines ; Nadia Chapel, pour son accueil, sa vitalité et sa grande efficacité ! ; Jocelyne Pelletier, de nous avoir épaulés dès notre arrivée au laboratoire, pour son expertise en HPLC et pour les moments passés en salle conviviale à fêter les évènements de chacun autour d'une tablée bien remplie ; Eyad Almouazen, pour ses conseils et ses encouragements. Grâce au partage de ton expérience et ta positivité, je suis toujours sortie de nos discussions, motivée et rassurée ; Le laboratoire de chimie médicinale b2mc, particulièrement Laurent Ettouati, pour m'avoir formée à l'analyse LC-MS, fait partager ses connaissances sur ce domaine, et de s'être toujours rendu disponible pour répondre à mes interrogations. Merci aussi à Marc Leborgne pour ses conseils tant sur le projet de thèse que sur mon futur professionnel ; Ruben Vera, pour m'avoir fait découvrir le monde de la DRX, pour sa disponibilité malgré son planning minuté, mais aussi pour son humour (parfois sarcastique) et ses encouragements qui rendaient mes passages à l'ISA agréables et dynamisants ; Cyril Paillet-Mattei, pour ces moments à mettre au point la caractérisation mécanique des films. Nous ne serons pas allés au bout de nos ambitions mais notre collaboration aura été pour moi intéressante et enrichissante grâce au partage de ses connaissances. Géraldine Agusti, pour m'avoir formée aux nombreux appareils du laboratoire : ATG, DSC, HPLC, Nos chers voisins de parasitologie : Samira, Marion, Nestor et Philippe. Mes co-bureaux : Alicia, nous aurons tout vécu ensemble ces 3 ans je te remercie pour ton calme, ton écoute, tes conseils bienveillants et toutes tes petites attentions ! Raphal, pour tous nos délires qui nous faisaient oublier le quotidien mais aussi pour ta franchise et ta clairvoyance. Mes collègues/amis de Rockefeller : Alicia, Raphal, Marion, Anissa, Audrey et Sabrina. Nous aurons partagés de nombreux moments, bons, mauvais, stressants, Mais nous serons toujours restés soudés. Je vous remercie pour votre soutien mais surtout pour votre amitié. Mes collègues de la Doua : Fabrice, Maelenn, Pedro, Barbara, Aurélie, Louis, Romain, Karim Cela a toujours été un plaisir de vous voir lors de mes passages sur ce site. Mes stagiaires : Robyn, Raissa et Freddy. Je vous remercie pour le travail que vous avez fourni et pour l'expérience d'encadrement que vous m'avez apportée. Mes copines de toujours (Océane, Samantha, Karine, Camille, Chloé, Maissa, Phonthip, Sita, Marion et Claire), pour leur soutien, leur compréhension, leur encouragement. Chacune à votre façon m'avez aidée à vivre ce projet dans les meilleures conditions. Remerciement spécial à Samantha et Karine qui ont carrément mis la main à la pâte de la rédaction du manuscrit jusqu'à la présentation ! Mon chéri pour sa patience, son amour et sa volonté de me faire appréhender la vie autrement afin qu'elle soit plus simple, plus douce mais surtout pour que j'aille au bout de mes rêves. Ma famille Marie pour ton soutien et ton écoute inconditionnelle et pour m'avoir supportée jusqu'au bout ! Mes parents, pour leurs conseils, leur amour et la force qu'ils me communiquent depuis toujours. Et enfin, mes sœurs pour tout l'amour qu'elles me donnent. La complicité qui nous unit nous permet de rester liées malgré les milliers de kilomètres qui nous séparent. RESUME : Lors de cette dernière décennie, le développement de formes pharmaceutiques innovantes permettant d'améliorer l'efficacité, la sécurité et l'acceptabilité des médicaments pédiatriques est en pleine croissance. Les films orodispersibles (ODF) appartiennent à ces nouvelles formes galéniques améliorant la compliance des patients. Ils sont constitués d'une matrice de polymère hydrophile dans laquelle un ou des principe(s) actif(s) (PA) sont dissous ou dispersés. Après dépôt de l'ODF sur la langue ou dans la cavité buccale, la matrice se désagrège libérant le PA pour une action locale ou systémique. Dans cette étude, la mise au point d'ODF, par la méthode de coulée/évaporation de solvant a été explorée afin d'administrer un PA d'intérêt en pédiatrie, la tétrabénazine (TBZ). Les caractérisations physicochimiques et biopharmaceutiques des ODF ont mis en évidence une augmentation de la vitesse et du taux de dissolution de la TBZ induit par son état amorphe. Le système constitué d'un support polymère et d'un PA sous forme amorphe peut être assimilé aux dispersions solides amorphes (SD). Les études réalisées démontrent l'importance de la nature du polymère utilisé pour maintenir les propriétés initiales du système dans le temps. La formation de liaisons hydrogène entre la PA étudié et le polymère est un facteur essentiel pour assurer la stabilité des SD. De plus, l'incorporation de cyclodextrines (CD) prolonge l'état amorphe du PA en générant des liaisons hydrogène avec la TBZ et en l'entourant d'une barrière chimique. Cette association favorise la libération du PA par effet synergique améliorant la biodisponibilité. Cette forme innovante représente un intérêt majeur dans l'amélioration de l'observance dans le cadre d'un traitement pédiatrique. Mots clés : Formes pédiatriques ; Film orodispersible ; Tétrabénazine ; Hydroxypropylméthylcellulose ; Polyvinylpyrrolidone ; Pullulan ; Dispersions solides amorphes ; Cyclodextrines. ABSTRACT : During the last decade, various strategies to develop innovating oral dosage forms for pediatric population were investigated in order to improve treatment efficiency, safety and acceptability. Among these new delivery systems, orodispersible films (ODF) present a great potential to enhance patient compliance. In ODF, drug is dissolved or dispersed in a hydrophilic film-forming polymer. Once the ODF is in the mouth, polymeric matrix disintegrates releasing the drug for local or systemic action. In this study, ODF, produced with the solvent casting/evaporation method, were developed to administer a drug of interest for pediatric population, the tetrabetazine (TBZ). Physicochemical and biopharmaceutic characterizations showed that ODF allowed a major improvement of TBZ dissolution profile in simulated saliva, mainly due to the amorphous state of the drug in ODF. ODF were identified as amorphous solid dispersion (SD) composed of both amorphous TBZ and polymer matrix. We demonstrated that the choice of the polymer plays an important role to maintain initial properties of the system and amorphous state stability over the time. H-bonding formation between TBZ and polymer is essential to assure the preservation of TBZ amorphous state. Moreover, the incorporation of cyclodextrins (CD), by generating H-bonding with TBZ, has extended its stability. By synergic effect, this association produces an improvement of drug release leading to promote bioavailability. As they are easy to swallow and allow enhancing treatment efficiency, ODF appear as suitable delivery forms for pediatric patients. Key words : Pediatric oral dosage forms ; Orodispersible films ; Tetrabenazine ; Hydroxypropylmethylcellulose ; Polyvinylpyrrolidone ; Pullulan ; Amorphous solid dispersions ; Cyclodextrins. Table des matières LISTE DES ABREVIATIONS . 14 LISTE DES FIGURES . 16 LISTE DES TABLEAUX . 20 LISTE DES ANNEXES . 22 INTRODUCTION GENERALE . 24 PARTIE BIBLIOGRAPHIQUE . 28 1 Les médicaments pédiatriques oraux . 30 1. 1 Spécificités de la population pédiatrique . 30 1. 1. 1 Changements influençant l'absorption du principe actif. 31 1. 1. 2 Changements influençant la distribution du principe actif . 33 1. 1. 3 Changements influençant le métabolisme du principe actif . 33 1. 1. 4 Changements influençant l'élimination du principe actif . 34 1. 2 Réglementation . 34 1. 2. 1 Contexte . 34 1. 2. 2 Historique . 35 1. 2. 3 Règlement Européen : Incitation et obligation . 36 1. 2. 4 Bilan du règlement pédiatrique . 39 1. 3 Formulation pédiatrique orale . 43 1. 3. 1 Choix d'une forme pédiatrique orale . 43 1. 3. 2 Formes orales solides innovantes . 47 1. 3. 3 Excipients à effets notoires . 52 1. 4 Palatabilité et masquage du goût . 53 1. 4. 1 Stratégies de masquage du goût . 54 1. 4. 2 Méthodes d'évaluation du goût . 59 1. 5 Conclusion . 61 2 Les films orodispersibles . 64 2. 1 Généralités . 64 2. 2 Composition des films orodispersibles . 67 2. 2. 1 Composition générale . 67 2. 2. 2 Les polymères hydrophiles. 68 2. 2. 3 Choix des excipients et leurs effets sur les films orodispersibles . 73 2. 3 Procédés de fabrication . 74 2. 3. 1 Méthodes conventionnelles . 74 2. 3. 2 Méthodes innovantes . 75 2. 4 Caractérisations in vitro . 77 2. 4. 1 Evaluation des propriétés Pharmacotechniques . 77 2. 4. 2 Caractérisations physico-chimiques . 80 2. 4. 3 Caractérisations mécaniques . 81 2. 4. 4 Caractérisation de l'état physique du PA . 83 2. 4. 5 Caractérisation organoleptique . 83 2. 5 Conclusion . 83 3 Amélioration de la dissolution des BCS II . 86 3. 1 Les dispersions solides . 88 3. 1. 1 Aspect structural et classification . 88 3. 1. 2 Procédés de fabrication des dispersions solides . 91 3. 1. 3 Les polymères comme support des dispersions solides de 2ème génération . 93 3. 1. 4 Caractérisations des dispersions solides . 94 3. 1. 5 Mécanisme de libération du PA à partir des dispersions solides . 96 3. 1. 6 Stabilité. 98 3. 1. 7 Conclusion . 100 3. 2 Les cyclodextrines . 101 3. 2. 1 Structure des complexes d'inclusion et application dans le domaine pharmaceutique . 101 3. 2. 2 Les cyclodextrines et leurs dérivés . 102 3. 2. 3 Applications et utilisations des CD naturelles et modifiées dans le domaine pharmaceutique . 103 3. 2. 4 Complexation . 105 3. 2. 5 Caractérisations des complexes . 108 3. 2. 6 Dispersions solides de 3ème génération PA-Polymère-CD . 110 3. 3 Conclusion . 112 PARTIE EXPERIMENTALE . 114 1 Introduction des travaux expérimentaux . 116 1. 1 La Tétrabénazine comme PA modèle . 116 1. 1. 1 Propriétés physicochimiques de la Tétrabénazine. 116 1. 1. 2 Pharmacologie de la Tétrabénazine . 117 1. 1. 3 La Tétrabénazine chez l'enfant . 118 1. 2 Choix des films orodispersibles . 119 1. 2. 1 Procédé de fabrication . 120 1. 2. 2 Pré-formulation . 120 1. 2. 3 Choix des polymères matriciels . 123 1. 2. 4 Choix des autres adjuvants . 124 2 Formulation de films orodispersibles pour la population pédiatrique Etude de faisabilité et de stabilité pour la Tétrabénazine. . 128 2. 1 Résumé de la publication . 128 2. 2 Publication . 131 2. 3 Résultats complémentaires : caractérisation des produits de dégradation de la TBZ par LC-MS. 154 2. 3. 1 Préparation des échantillons . 154 2. 3. 2 Méthode LC-MS . 154 2. 3. 3 Résultats et discussion . 155 3 Dispersions solides amorphes sous forme de films orodispersibles . 162 3. 1 Résumé de l'étude . 162 3. 2 Publication . 165 4 Incorporation dans des cyclodextrines - Amélioration de la stabilité et des propriétés de la TBZ contenue dans un ODF. . 191 4. 1 Matériels . 193 4. 2 Méthodes . 194 4. 2. 1 Choix d'un type de CD pour la complexation de la TBZ . 194 4. 2. 2 Préparation de complexes d'inclusion TBZ-CD et incorporation dans des ODF 4. 2. 3 Caractérisations des CI et ODF . 196 4. 3 Résultats et discussion . 200 4. 3. 1 Choix d'un type de CD pour la complexation de la TBZ . 200 4. 3. 2 Caractérisations des complexes d'inclusion . 202 4. 3. 3 Caractérisations des ODF contenant les CI au ratio (1 : 2). . 207 4. 3. 4 Etude physicochimique et organoleptique . 212 4. 4 Conclusion . 219 CONCLUSION GENERALE ET PERSPECTIVES . 221 ANNEXES . 225 REFERENCES . 253 LISTE DES ABREVIATIONS ACN Acétonitrile ADME Absorption, distribution, métabolisation, élimination AMM Autorisation de mise du le marché ASTM Standard test method ATG Analyse thermogravimétrique BCS Biopharmaceutics classification system BPCA Best pharmaceuticals for children act CA Citric acid CD Cyclodextrine CE Commission européenne CHMP Comité des médicaments à usage humain CI Complexe d'inclusion CMC Carboxyméthylcellulose COMP Comité des médicaments orphelin CPT Camptothécine CVMP Comité des médicaments à usage vétérinaire DE Equivalent dextrose DRX Diffraction des rayons X DSC Differential scanning calorimetry EC Efficacité de complexation EMA European medicines agency ENPR-EMA European paediatric network-European medicines agency FDA Food and drug agency FT-IR Infrarouge à transformée de fourrier HEC Hydroxyéthylcellulose HMPC Comité thérapies innovantes HPC Hydroxypropylcellulose HPMC Hydroxypropylméthylcellulose Hr Taux d'humidité résiduelle HR Humidité relative ICH Conférence internationale d'harmonisation IND Indométhacine JPC Japanese pharmacopoeia MEB Microscopie électronique à balayage ODF Orodispersible film ODT Orodispersible tablet PA Principe actif PDCO Paediatric drug comittee PEG Polyéthylène glycol PFI Paediatric formulation initiative PIP Plan d'investigation pédiatrique PREA Pediatric research equity act PTFE Polytétrafluoroéthylène PUMA Paediatric use marketing authorisation PUL Pullulan PVP Polyvinylpyrrolidone REI Résine échangeuse d'ion RMN Résonnance magnétique nucléaire SD Solid dispersion-Dispersion solide SEM Scanning electron microscopy STEP Safety and toxicity of excipients for paediatric TBZ Tétrabénazine USP United State pharmacopeial convention UV Ultraviolet LISTE DES FIGURES Figure 1 : Principales différences observées chez l'enfant dans le schéma ADME des principes actifs administrés. . 31 Figure 2 : Validation de la conformité des PIP par an (EMA/795830/2015). . 40 Figure 3 : Nombre de PIP modifiés en fonction du nombre de dossiers soumis par an (EMA/795830/2015). . 41 Figure 4 : Proportion des essais cliniques chez l'enfant par rapport à tous les essais réalisés (EMA/795830/2015). . 42 Figure 5 : Dispositifs de dosage pour l'administration de systèmes multiparticulaires : a. Paille pour l'administration de granules (Xstraw, Harro Hgliger, Allemagne) et b. Cuillère pré-remplie (Walsh et al. , 2011). 48 Figure 6 : Systèmes d'administration orodispersibles. . 49 Figure 7 : Systèmes d'administration à mâcher, sucer et croquer pour les enfants. . 50 Figure 8 : Exemple d'échelle faciale pour l'évaluation du goût par la population pédiatrique (adapté de Guinard J. , 2001). 59 Figure 9 : Systèmes de détection du goût TS-5000 Z (a) et -Astree(b). . 61 Figure 10 : Schéma d'administration d'un film orodispersible. . 64 Figure 11 : Formule chimique développée du monomère glycosidique constituant la cellulose. 69 Figure 12 : Formule chimique développée des monomères d'amylose (à gauche) et d'amylopectine (à droite) constituant l'amidon. . 70 Figure 13 : Formule chimique développée du monomère maltotriose constituant le pullulan. 71 Figure 14 : Formule chimique développée du monomère constituant la Polyvinylpyrrolidone. . 72 Figure 15 : Formule chimique développée du monomère constituant le Kollicoat IR. 72 Figure 16 : Formule développée du monomère osidique constituant le chitosane. . 72 Figure 17 : Formule chimique développée du monomère constituant le xyloglucane. . 73 Figure 18 : Procédé de fabrication par flexographie (modifiée de inp. fr/tutoriel/flexographie/images/groupe-impression-flexo. jpg) . 76 Figure 19 : Procédé permettant de caractériser le point de rupture des films (Preis et al. , 2014). . 78 Figure 20 : Dispositifs d'écoulement millifluidique mis en place par A. Adrover et al. , et B. Hoang Thi et al. , pour mimer le flux salivaire de la cavité buccale. . 79 Figure 21 : Appareil pour la mesure des propriétés mécaniques des films de type Texture Analyzer . . 81 Figure 22 : Représentation des classes de molécules selon le BCS. . 86 Figure 23 : Techniques d'analyses utilisées pour la caractérisation des dispersions solides. . 96 Figure 24 : Profil de dissolution des dispersions de solides. (Schéma adapté de Baghel et al. ). . 97 Figure 25 : Cristallisation des dispersions solides (Janssens and Van den Mooter, 2009). 99 Figure 26 : Représentations chimique (a) et toroïdale (b) d'une cyclodextrine. . 102 Figure 27 : Structure moléculaire de l', , -CD. . 102 Figure 28 : Représentation graphique des profils de phase illustrant l'évolution de la solubilité en fonction de la concentration en cyclodextrine (Adapté de Loftsson and Brewster). . 107 Figure 29 : Méthodes analytiques permettant la caractérisation des complexes à l'état solide ou en solution. . 110 Figure 30 : Fiche produit de la Tétrabénazine (Guay et al. , 2010). . 117 Figure 31 : Schéma du procédé de fabrication solvant coulé/évaporation . 120 Figure 32 : Caractérisations des ODF blancs (a) et contenant la TBZ (b). . 123 Figure 33 : Taux d'humidité résiduelle (Hr) des ODF en fonction de la quantité de glycérol ajouté. 124 Figure 34 : Propriétés des ODF après incorporation de 15% de glycérol. 125 Figure 35 : Images obtenues en microscopie polarisante de l'ODF à base d'HPMC avec différents agents de désintégration (Mannitol Flash, Corscarmellose, Crospovidone) et remplissage (sorbitol). . 125 Figure 36 : Propriétés finales des ODF selon la nature de polymère matriciel utilisé. . 126 Figure 37 : Chromatogramme de la TBZ pure solubilisée dans ACN (a) et de la TBZ extraite de HPMC-ODF (b). . 155 Figure 38 : Interprétation mécanistique de la formation de la cis-TBZ en milieu acide. . 157 Figure 39 : Spectre RMN 1H de la TBZ dans le DMSO-d6 et dans D20 acide citrique (1, 5M). . 158 Figure 40 : Evolution des produits de dégradation de la TBZ durant 6 mois de conservation. . 159 Figure 41 : Evolution de la solubilité de la TBZ en fonction de la concentration en -CD (n 3). . 200 Figure 42 : Evolution de la solubilité de la TBZ en fonction de la concentration en -CD (n 2). . 201 Figure 43 : Evolution de la solubilité de la TBZ en fonction de la concentration en -CD (n 2). 201 Figure 44 : Courbe DSC des composés purs et des complexes d'inclusion formés à différents ratio TBZ : CD. . 203 Figure 45 : Diffractogrammes des matières premières (TBZ, acide citrique et -CD), de l'CD après séchage par atomisation et des complexes d'inclusion aux différents ratios TBZ : CD. . 204 Figure 46 : Images en MEB de la TBZ pure, l'CD pure et après séchage par atomisation et le CI (1 : 2). . 206 Figure 47 : Thermogrammes des composés purs, du complexe 1 : 2, des supports filmogènes non chargés et chargés en CI incorporés sous forme de solution (1) et à l'état sec (2). . 207 Figure 48 : Observation de la structure cristalline par DRX des ODF contenant les CI avec les procédés (1) et (2), en comparaison avec HPMC-ODF (ODF blanc), HPMC-ODF TBZ sans ajout de CD et le CI (1 : 2). 208 Figure 49 : Observation de la structure cristalline par DRX des ODF contenant les CI avec les procédés (1) et (2), en comparaison avec PVP-ODF (film blanc), PVP-ODF TBZ sans ajout de CD et le CI (1 : 2). . 209 Figure 50 : Images des films contenant les complexes d'inclusion. . 209 Figure 51 : Profil de libération de la TBZ incorporée dans les films sans CI et avec CI secs ou en solution. . 211 Figure 52 : Thermogrammes après 1 mois de stockage des ODF constitués d'HPMC et PVP contenant les CI incorporés sous forme de solution (1) ou à l'état solide après séchage par atomisation (2). . 212 Figure 53 : Observation DRX de la structure cristalline des films orodispersibles à base d'HPMC après 1 mois de stabilité. . 213 Figure 54 : Observation DRX de la structure cristalline des films orodispersibles à base de PVP après 1 mois de stabilité. . 214 Figure 55 : Images MEB des ODF CI après 1 mois de stabilité. . 214 Figure 56 : Profil de libération de la TBZ incorporée dans les films sans CI et avec CI secs ou en solution après 1 mois de stockage. . 216 Figure 57 : Moyenne des notes attribuées (n 20) par le panel pour chaque formulation en fonction du temps. 217 LISTE DES TABLEAUX Tableau 1 : Evolution des facteurs physiologiques au niveau du tractus gastro-intestinal du nouveau- né au nourrisson (Bowles et al. , 2010). . 32 Tableau 2 : Situations considérées comme des prescriptions hors AMM (Kimland and Odlind, 2012). . 35 Tableau 3 : Système de notation des formulations pédiatriques (EMEA/CHMP/PEG/194810/2005). 45 Tableau 4 : Matrice identifiant les formes galéniques orales les mieux acceptées et adaptées à la population pédiatrique selon la catégorie d'âge (EMEA/CHMP/PEG/194810/2005). . 46 Tableau 5 : Avantages et inconvénients des nouvelles formes orales solides (Lopez et al. , 2015). . 51 Tableau 6 : Exemple d'excipients et leurs effets notoires issus de la liste prioritaire dressée par les membres du PFI. . 53 Tableau 7 : Caractéristiques des édulcorants naturels, de charge et de synthèse (Clarisse et al. , 2009). . 54 Tableau 8 : Arômes de choix en fonction de la saveur de base du PA et de l'indication thérapeutique (EMEA/CHMP/PEG/194810/2005). . 56 Tableau 9 : Exemples de complexes REI-PA. . 58 Tableau 10 : Caractéristiques des films à libération rapide et retardée. . 65 Tableau 11 : Dispositifs médicaux et médicaments sous forme de films orodispersibles sur le marché. . 67 Tableau 12 : Composition générale des films oraux (Arya et al. , 2010 ; Bala et al. , 2013). . 68 Tableau 13 : Avantages et inconvénients des méthodes conventionnelles pour la fabrication de films orodispersibles. . 75 Tableau 14 : Types et caractéristiques de SD. . 89 Tableau 15 : Propriétés idéales du support des dispersions solides. . 93 Tableau 16 : Polymères utilisés pour la fabrication des dispersions solides. 94 Tableau 17 : Caractéristiques des cyclodextrines naturelles. . 103 Tableau 18 : Compositions des ODF. . 121 Tableau 19 : Description des scores attribués aux propriétés des ODF. . 122 Tableau 20 : Résultats LC-MS des pics de la TBZ contenue dans les films à T 0, T 3 mois et T 6 mois. Tr1 correspond à la TBZ (318, 2 [TBZ H] ) et Tr2 correspond à la TBZ* (m/z 318, 2). . 156 Tableau 21 : Facteurs physicochimiques influençant la stabilité des SD. . 165 Tableau 22 : Gammes de concentrations réalisées pour établir le diagramme de solubilité de la TBZ en fonction du type de CD utilisées. . 194 Tableau 23 : Composition des films orodispersibles avec incorporation des CI sous forme de solution (procédé 1). . 196 Tableau 24 : Composition des films orodispersibles avec incorporation des CI en poudre obtenus après séchage par atomisation (procédé 2). . 196 Tableau 25 : Composition des ODF administrés au panel. . 199 Tableau 26 : Pics caractéristiques de la TBZ et de l'-CD. . 205 Tableau 27 : Groupements caractéristiques de la TBZ et de l'-CD dans les ODF. . 210 Tableau 28 : Groupements caractéristiques de la TBZ et de l'CD dans les ODF CI après 1 mois de stockage. . 215 Tableau 29 : Scores attribués pour chaque formulation. . 218 LISTE DES ANNEXES Annexe 1 : PIP TBZ . 226 Annexe 2 : Article publié du chapitre 2 expériemental . 233 Annexe 3 : Matériel et méthodes de l'analyse par LC-MS . 244 Annexe 4 : Courbe d'étalonnage de la TBZ . 245 Annexe 5 : Spectres FT-IR des composés purs . 246 Annexe 6 : Comparaison des pics de diffraction apparus après 1 mois de stockage avec les pics caractéristiques de la TBZ et l'-CD. . 248 Annexe 7 : Spectres FT-IR des ODF contenant les CI- T 1mois. . 249 Annexe 8 : Scores attribués par le panel de volontaires. . 251 INTRODUCTION GENERALE La population pédiatrique, allant du nouveau-né à l'adolescent, est très diverse. En effet, cette population se caractérise par un organisme en maturation subissant des changements physiologiques et anatomiques constants. La mise au point d'un médicament pédiatrique impose une évaluation des paramètres physiologiques et des caractères communs de chaque catégorie pour développer un traitement efficace et sûr. De plus, des difficultés relatives à la conduite de la recherche clinique pour cette population s'observent à différents niveaux : technique (concevoir des appareils adaptés), logistique (concilier participation au protocole de l'enfant et de sa famille) et éthique (enfant considéré comme une personne vulnérable). De ce fait, très peu de médicaments présents sur le marché sont adaptés aux enfants. Dans le but de promouvoir leur développement, les agences de santé américaine (Food and Drug Administration) puis européenne (European Medicines Agency) ont mis en place des règlements pédiatriques. La règlementation européenne mise en vigueur en 2007, est basée sur un système d'incitation/récompense. Ainsi, pour toute procédure d'Autorisation de Mise sur le Marché (AMM), l'industriel devra fournir un Plan d'Investigation Pédiatrique (PIP). Les PIP décrivent l'ensemble des mesures pharmaceutiques, précliniques et cliniques à réaliser pour assurer la qualité, la sécurité et l'efficacité des médicaments pédiatriques. L'une des mesures pharmaceutiques à ne pas négliger, est la forme d'administration du médicament. En raison d'une faible flexibilité de la dose et du besoin d'être avalées, les formes orales solides conventionnelles (comprimés, gélules) ne sont pas adaptées à l'enfant de moins de 6 ans. En 2008, des experts de l'OMS ont publié un rapport dans lequel ils recommandaient l'utilisation de formes orales solides souples pour la population pédiatrique, telles que les formes orodispersibles ou des formules à reconstituer pour obtenir des préparations orales liquides. Les films orodispersibles (ODF) appartiennent à ces nouvelles formes galéniques permettant d'améliorer l'efficacité, la sécurité et l'acceptabilité des médicaments pédiatriques. Ils sont constitués d'une matrice de polymère hydrophile dans laquelle un ou des principe(s) actif(s) (PA) sont dissous ou dispersés. Après dépôt de l'ODF sur la langue ou dans la cavité buccale, la matrice se désagrège libérant le PA pour une action locale ou systémique. Les caractéristiques souhaitées des films telles que la vitesse de libération du principe actif, le taux de chargement en médicament et les propriétés mécaniques sont dépendantes du support utilisé. En effet, c'est en jouant sur la nature, le grade et la concentration en polymère, que les propriétés désirées pourront être obtenues. Les propriétés des ODF dépendent aussi du procédé de fabrication utilisé. L'intérêt majeur des ODF est leur capacité de dissolution dans la cavité buccale. Ils pourront être ingérés facilement sans eau, améliorant ainsi la compliance des populations présentant des difficultés à avaler. Les ODF offrent d'autres avantages, tels qu'un dosage plus précis et une meilleure conservation par rapport à l'administration d'une solution buvable, aucun risque d'étouffement ou encore une facilité à manipuler et à transporter. De plus, la désintégration rapide du film et la disponibilité immédiate du PA lorsque celui-ci est à l'état dissous dans la matrice, permettent d'améliorer la biodisponibilité du médicament. Comme mentionné précédemment, les ODF sont formés d'un support polymère dans lequel est dispersé ou dissous un PA. Un système constitué d'un support polymère et d'un PA sous forme amorphe peut être assimilé aux dispersions solides (SD) amorphes. L'amélioration de la solubilité des PA grâce à une formulation sous forme de SD amorphes est due à différents facteurs tels que la réduction de la taille des particules, l'augmentation de la mouillabilité des particules, l'augmentation de la porosité du système et l'état amorphe du PA. Cependant, maintenir ces systèmes stables est un véritable challenge car l'état amorphe (métastable) tend à évoluer vers l'état cristallin (thermodynamiquement stable). Pour maintenir la stabilité des SD amorphes, il est nécessaire de diminuer la mobilité moléculaire du PA. Ainsi, le choix du polymère en fonction du PA d'intérêt sera d'une importance considérable pour garantir la pérennité des SD amorphes. L'incorporation d'agent d'inclusion/complexation tels que les cyclodextrines (CD) pourrait contribuer à l'amélioration des propriétés de ces SD amorphes. En effet, en formant une barrière chimique autour des molécules de PA, les CD permettraient de prévenir l'agglomération du PA dans la formulation et sa re-précipitation lors de sa libération. De plus, il a été montré que les CD amélioraient la dissolution de PA peu hydrosolubles. Ainsi, l'ajout de CD dans les SD amorphes pourrait accrotre la dissolution du PA par effet synergique. Le principal objectif de ce travail a été de mettre au point un ODF de tétrabénazine (TBZ) pour améliorer l'acceptabilité, la sécurité et l'efficacité d'un traitement pour la population pédiatrique. En effet, ce PA n'existe que sous la forme comprimé et fait partie des médicaments prioritaires pour lesquels le développement d'une forme galénique adaptée à la population pédiatrique est nécessaire. Le travail comporte deux parties. Dans la partie bibliographique, le 1er chapitre définit les raisons pour lesquelles le développement de médicaments pédiatriques est une nécessité, les moyens mis en jeux pour contraindre les industriels à s'investir et les points clés à prendre en considération lors de la formulation de formes orales pédiatriques. Les paramètres relatifs à la composition, la fabrication et la caractérisation des ODF sont ensuite développés. Enfin, la dernière partie présente les SD amorphes, leur capacité à améliorer la dissolution des PA peu ou pas solubles, leur problématique de stabilité dans le temps et une stratégie permettant d'améliorer leurs propriétés via l'incorporation de CD. A l'issue de cette étude bibliographique, un travail expérimental est présenté. Tout d'abord, une introduction apporte des informations sur la TBZ et son intérêt en pédiatrie mais aussi sur le choix des paramètres liés à la formulation (procédé de fabrication, choix des polymères et excipients) des ODF. Le 1èr chapitre de ces travaux expérimentaux caractérise les propriétés physico-chimiques, biopharmaceutiques et l'état physique des ODF fabriqués à partir des 4 polymères hydrophiles retenus : hydroxypropylméthylcellulose (HPMC), polyvinylpyrrolidone (PVP), Pullulan (PUL) et hydroxyethylcellulose (HEC). Cette 1ère partie, qui a pour but de vérifier la faisabilité et la stabilité des ODF contenant la TBZ, a fait l'objet d'une publication dans Journal of Pharmacy and Pharmacology en 2016. Le deuxième chapitre met en évidence la formation de SD amorphes au sein des ODF et étudie le rôle des différents excipients sur le maintien de l'état amorphe de la TBZ. Ce chapitre est présenté sous forme d'un article scientifique soumis à International Journal of Pharmaceutics. Enfin, dans une 3ème partie, des complexes d'inclusion (CI) TBZ-CD sont fabriqués en vue de leur incorporation dans les ODF afin d'améliorer la dissolution de la TBZ, la stabilité des SD amorphes ainsi que les propriétés organoleptiques des ODF. Cette dernière partie fera l'objet d'une publication. Enfin, une approche synthétique de l'ensemble des travaux de thèse sera présentée sous la forme d'une conclusion générale et de perspectives. PARTIE BIBLIOGRAPHIQUE 1 Les médicaments pédiatriques oraux 1. 1 Spécificités de la population pédiatrique La population pédiatrique, allant du nouveau-né à l'adolescent, est très diverse. En effet, cette population se caractérise par un organisme en maturation subissant des changements physiologiques et anatomiques constants. La directive E11 de la Conférence Internationale d'Harmonisation (ICH) (CPMP/ICH/2711/99), relative à l'investigation clinique des médicaments au sein de la population pédiatrique, permet de catégoriser différentes tranches d'âges en fonction des changements physiologiques tels que la capacité métabolique, la maturation des organes et la clairance. La population pédiatrique peut être classée de la façon suivante : 9 Nouveau-né prématuré ; 9 Nouveau-né à terme (0 à 27 jours) ; 9 Nourrisson (1 à 23 mois) ; 9 Enfant (2 à 11 ans) ; 9 Adolescent (12 à 18 ans). Le devenir du principe actif (PA) et ses effets sur l'organisme dépendent des paramètres pharmacologiques liés au stade d'évolution physiologique d'un individu. Les paramètres pharmacologiques sont caractérisés par : 9 la pharmacocinétique, ce que le corps fait au médicament , définie par l'absorption, la distribution, le métabolisme et l'élimination du PA. L'étude des paramètres pharmacocinétiques permet d'adapter la posologie et de déterminer le mode d'administration et la forme galénique optimale ; 9 la pharmacodynamie, ce que fait le médicament au corps , permet d'établir la relation dose/efficacité et dose/effet indésirable. Les études pharmacologiques permettront d'assurer l'efficacité du traitement tout en garantissant une toxicité minimale. La mise au point d'un médicament pédiatrique nécessite donc d'évaluer ces paramètres en prenant compte des particularités de cette population (Pons G. , 1993). En effet, les enfants ne sont pas des adultes miniatures ayant pour seules différences la taille et le poids. Ainsi, l'administration d'une dose adulte proportionnelle au poids de l'enfant ne permet pas d'obtenir une concentration plasmatique équivalente. De plus, la population pédiatrique étant très hétérogène, il faudra prendre en considération les paramètres physiologiques et les caractères communs de chaque catégorie pour mettre au point un traitement efficace et sûr. Les principaux changements physiologiques, chez l'enfant, influençant le devenir du PA dans le corps sont observés à toutes les étapes pharmacocinétiques : absorption, distribution, métabolisme, élimination (Figure 1). Figure 1 : Principales différences observées chez l'enfant dans le schéma ADME des principes actifs administrés. 1. 1. 1 Changements influençant l'absorption du principe actif La première étape de l'administration du médicament correspond à son passage dans le sang. Son absorption détermine la quantité de PA disponible dans l'organisme et dépend particulièrement de la voie d'administration. Les principales évolutions observées chez l'enfant sont les suivantes : 9 la surface de la peau (Kearns et al. , 2003) : la résorption percutanée chez le nouveau- né et le nourrisson est plus importante que chez l'adulte. Cette augmentation de l'absorption du PA à travers la peau s'explique par un taux d'hydratation élevé de la couche cornée et un rapport surface cutanée/poids plus important par rapport à l'adulte. La voie cutanée comme site d'administration du médicament chez l'enfant est sujette à des risques de surdosage, en particulier lorsque l'application se fait sur une surface corporelle trop importante, dans un endroit occlusif (sous la couche par exemple) ou avec une répétition abusive. 9 La fonction gastro-intestinale (Bowles et al. , 2010) : l'absorption au niveau du tractus digestif est influencée par des facteurs tels que les pH gastrique et intestinal, la vascularisation des vaisseaux et le flux sanguin, la surface, la fonction pancréatique, la flore microbienne intestinale ainsi que la maturation des transporteurs et des récepteurs. Généralement, ces facteurs sont diminués ou immatures lors de la période néonatale (Tableau 1). Tableau 1 : Evolution des facteurs physiologiques au niveau du tractus gastro-intestinal du nouveau-né au nourrisson (Bowles et al. , 2010). Facteurs physiologiques Nouveau-nés (1-24 Nouveau-nés (0 à Nourrissons (1 à 23 heures) 27 jours) mois) Volume estomac (à 2, 5 ml 2, 5 ml jeun) Production Relativement faible ~ Adulte Acide/Pepsine pH gastrique Neutre >5 ~Adulte Temps de vidange Réduit Réduit Augmenté gastrique Mobilité gastrique Faible dans les 1ers ~Adulte (6 à 8 mois) jours de vie Surface intestinale Réduite Réduite ~Adulte Temps de transit Réduit Réduit Augmenté intestinal Fonction biliaire et Très immature Immature ~Adulte pancréatique Flore bactérienne Très immature Immature Immature Activités enzymatiques Très immature Immature Proche de l'adulte et de transport Par exemple, le pH gastrique du nouveau-né se situe entre 6 et 8 du fait de l'inexistence de production d'acide gastrique et atteint la valeur du pH adulte à partir de la 3 ème année de vie. Le temps de vidange gastrique est diminué chez le nouveau-né et augmente progressivement pour atteindre les valeurs adultes entre le 6ème et le 8ème mois. Au niveau de l'intestin grêle, la vitesse d'absorption est ralentie entranant une diminution de la concentration maximale, en particulier pour les PA avec un temps de vie court (Kaye J. , 2011). La biodisponibilité et l'absorption du PA seront dépendantes de ces facteurs qui auront une influence sur le temps et l'intensité de l'effet thérapeutique chez l'enfant. 1. 1. 2 Changements influençant la distribution du principe actif Une fois absorbé, la distribution du PA dans l'organisme se fera par le biais de la circulation sanguine. Plus le PA sera lipophile, plus le passage dans les cellules sera facilité. Certains paramètres physiologiques peuvent réduire ou au contraire augmenter la distribution du principe actif dans le corps : 9 La composition corporelle : La proportion d'eau représente environ 80% du poids du corps à la naissance et diminue progressivement pour atteindre, à 1 an, la valeur de l'adulte d'environ 60%. De plus, concernant le compartiment adipeux, une variation de la masse graisseuse durant la croissance est observée. Le pourcentage de graisse à la naissance représente 1-15% du poids total, il va ensuite augmenter jusqu'à 30% chez le nourrisson d'environ 9 mois et diminuer pour atteindre une valeur de 10 à 15% à l'adolescence (Kearns et al. , 2013). Ces différences vont alors entraner une augmentation du volume de distribution. 9 La concentration en protéines plasmatiques telles que l'albumine et l'-1- glycoprotéine acide peuvent influencer la distribution des PA dans l'organisme. En effet, une part des molécules de PA se lie aux protéines plasmatiques limitant leur distribution à la circulation sanguine, tandis que les molécules non liées restent disponibles pour être distribuées dans les tissus et les organes (fraction libre). Chez le nouveau-né et l'enfant de moins de 1 an, la concentration en protéines plasmatiques est largement inférieure aux valeurs trouvées chez l'adulte (< de plus de 50% pour l'- glycoprotéine acide et 20% pour l'albumine) entranant une augmentation de la fraction libre du médicament. Cela aura pour conséquence l'augmentation de l'effet thérapeutique mais aussi de la toxicité (EMEA/CHMP/EWP/147013/2004). 1. 1. 3 Changements influençant le métabolisme du principe actif Le foie est le principal organe acteur du métabolisme du médicament. Le rôle majeur de la métabolisation hépatique est la transformation d'un PA liposoluble en un métabolite hydrosoluble, plus facilement éliminé dans les urines ou dans la bile. L'immaturité du foie chez l'enfant se traduit par une déficience de l'activité enzymatique responsable de la métabolisation. Ainsi, cette déficience entraine une diminution des réactions de phases I (oxydation, réduction hydrolyse) et II (glucuronoconjugaison, acétylation, méthylation, ) ralentissant alors la vitesse d'élimination des médicaments et augmentant leur temps de vie par rapport à l'adulte. La maturation des systèmes métaboliques permettant la transformation des PA est longue et variable. Généralement, la maturité du foie est atteinte vers 6 mois mais selon l'individu, certains systèmes arrivent à maturité au moment de la puberté (Pons G. , 1993). 1. 1. 4 Changements influençant l'élimination du principe actif L'élimination des médicaments est principalement effectuée par le rein. L'excrétion rénale est caractérisée par trois mécanismes : la filtration glomérulaire (filtration du sang par les glomérules rénaux), la sécrétion tubulaire (les molécules sont sécrétées par les tubulures du rein pour former l'urine) et la réabsorption tubulaire. A la naissance, les processus de filtration glomérulaire et de sécrétion tubulaire sont réduits. Cette fonction rénale n'arrive à maturité qu'à partir de 6-8 mois. Le ralentissement de l'élimination chez le nourrisson augmente le temps de vie du PA et donc les risques de surdosage (Pons G, 1993). 1. 2 Réglementation 1. 2. 1 Contexte L'évolution des paramètres physiologiques lors de la croissance a un impact direct sur le développement des médicaments. En effet, la population pédiatrique, très hétérogène, nécessite le développement de traitements spécifiques en fonction des différentes tranches d'âges. De ce fait, les laboratoires pharmaceutiques manquent de motivation face à l'étroitesse du marché. A cela s'ajoute des difficultés relatives à la conduite de la recherche clinique pour cette population d'un point de vue technique (concevoir des équipements adaptés), logistique (concilier participation au protocole de l'enfant et de sa famille) et éthique (enfant considéré comme une personne vulnérable) (Reboul Salze F. , 2010). La conséquence du faible intérêt que portent les industriels au développement de médicaments pédiatriques est la prescription hors AMM (Autorisation de Mise sur le Marché). Selon l'EMA, une indication est dite hors AMM lorsqu'un médicament est intentionnellement utilisé à des fins médicales non conformes à l'information du produit autorisé. Cela comprend l'administration de certains médicaments non agrées pédiatriques (EMA/876333/2011 Rev 3*). Chez l'enfant, un médicament peut être considéré comme hors AMM dans plusieurs cas de figures tels que la dose, la fréquence ou le mode d'administration qui diffèrent des recommandations données dans le résumé des caractéristiques du produit (RCP) (Tableau 2). En plus de l'administration de médicament hors AMM, les enfants peuvent recevoir des traitements non autorisés pour leur population. Tableau 2 : Situations considérées comme des prescriptions hors AMM (Kimland and Odlind, 2012). SITUATIONS DE DESCRIPTION PRESCRIPTION HORS AMM L'âge Médicament non recommandé en dessous d'un certain âge dans le RCP Le poids Médicament non recommandé en dessous d'un certain poids dans le RCP Absence d'information Indication non spécifiée dans le RCP pour la population pédiatrique pédiatrique Manque de données Absence de données démontrant efficacité et sécurité du cliniques traitement chez l'enfant Contre-indication Médicament contre-indiqué chez l'enfant dans le RCP Indication Médicament prescrit pour une indication non recommandée dans le RCP Voie d'administration Médicament administré par une voie non décrite dans le RCP Une étude effectuée dans un hôpital parisien par Chalumeau et al. montre que 56% des patients en pédiatrie (du nouveau-né à l'adolescent) ont reçu un médicament hors AMM (Kimland and Odlind, 2012). Or, il a été montré que la prescription de médicaments non autorisés et hors AMM augmentaient de 23% les risques d'effets indésirables par rapport aux médicaments autorisés (Bellis et al. , 2014). Cette constatation montre un réel besoin dans la recherche et le développement de médicaments à usage pédiatrique pour assurer la sécurité des patients mais aussi pour alléger la prise de risques des professionnels de santé confrontés à ces problèmes (Lenk and Duttge, 2014). 1. 2. 2 Historique Une première réponse au déficit en médicaments adaptés à la population pédiatrique a été proposée aux Etats-Unis, en décembre 1994 avec la publication de lignes directrices par la FDA, pour inciter les industries pharmaceutiques à apporter des informations supplémentaires pour certaines molécules en vue d'un usage pédiatrique (FDA, 1994). Ces directives, basées sur une démarche volontaire, ont peu été prises en considération. Ainsi, la FDA a établi, en juin 1998, un règlement connu sous le nom de The pediatric rules, suivi en 2002, par The Best Pharmaceuticals for Children Act (BPCA). Ces règlements font état d'une liste de PA pour lesquels des informations complémentaires (données cliniques chez l'enfant par exemple) seraient bénéfiques. Pour soutenir cette démarche, une protection supplémentaire de 6 mois des brevets est prévue pour tout laboratoire qui conduirait des études dans ce sens. Finalement, en 2003, ces règles sont devenues le Pediatric Research Equity Act (PREA). Adoptées par le Congrès américain, ces règles obligent, cette fois-ci, les industriels à fournir des données pédiatriques pour tout dépôt d'une nouvelle AMM (FDA, 2003). Dans ce contexte, en 1997, la Commission Européenne et l'EMA a réuni des experts afin d'identifier les problèmes relatifs à la pédiatrie. Cette table ronde a permis de mettre en évidence un déficit réel de données en recherche clinique ainsi qu'un manque d'informations et de formes galéniques spécifiques pour les traitements pédiatriques (EMEA/27164/98 Rev. 1). Ainsi en 2001, la Commission Européenne a mis en place une directive pour promouvoir les essais cliniques chez la population pédiatrique (ICH E11). Puis, une ligne directrice intitulée Better medicines for children - proposed regulatory actions in paediatric medicinal products a été rédigée par la Commission Européenne en juin 2002. L'objectif de cette ligne directrice est de donner la marche à suivre pour l'administration de médicaments à la population pédiatrique (European Commission, 2002). Ce document a donné les prémisses du règlement n1901/2006. En effet, en 2007, un système d'obligation/récompense pour les firmes pharmaceutiques a été adopté afin d'assurer la prise en compte de la population pédiatrique lors du développement de nouveaux PA mais aussi pour les médicaments déjà autorisés. 1. 2. 3 Règlement Européen : Incitation et obligation Le règlement n1901/2006 du Parlement européen et du Conseil de l'Union Européenne a été mis en vigueur courant juillet 2007. Ce règlement a pour but de faciliter le développement et l'accessibilité de médicaments à usage pédiatrique, d'assurer que ces médicaments fassent l'objet de recherches éthiques d'une grande qualité et qu'ils soient dûment autorisés en vue d'un usage en pédiatrie, et enfin d'améliorer les informations disponibles sur l'usage de médicaments au sein des diverses populations pédiatriques. Il importe d'atteindre ces objectifs sans soumettre la population pédiatrique à des essais cliniques inutiles et sans retarder l'autorisation de médicaments destinés à d'autres tranches d'âges de la population. (Règlement (CE) No 1901/2006). Le règlement Européen s'applique alors aux médicaments en développement, aux médicaments déjà autorisés et couverts par un brevet mais aussi aux médicaments déjà autorisés mais non couverts par des droits de brevets. Pour mener à bien son projet, le règlement prévoit : 9 La mise en place d'un comité pédiatrique à l'EMA (Paediatric Drug Committee ou PDCO) ; 9 Le développement d'un Plan d'Investigation Pédiatrique (PIP) ; 9 La mise en place d'un système basé sur des exigences, des incitations et des récompenses, comme la prolongation des droits de brevet. De plus, le règlement pédiatrique assigne les agences nationales de santé et de sécurité sanitaire à promouvoir le développement d'un réseau européen d'investigation clinique dans le domaine pédiatrique (European Paediatric Network/ENPR-EMA) par le biais de financements communautaires et nationaux. L'ENPR-EMA facilitera les études en vue d'accrotre la disponibilité des médicaments autorisés pour une utilisation dans la population pédiatrique. La création de deux bases de données sur les essais cliniques en pédiatrie (EUDRACT) et les médicaments autorisés pour les enfants en Europe (Eudrapharm) permettront d'améliorer la visibilité du public. Enfin, l'EMA publie régulièrement des guidelines afin d'assurer une bonne compréhension et application du règlement pédiatrique (EMA, multidisciplinary scientific guideline). 1. 2. 3. 1 Le Plan d'Investigation Pédiatrique (PIP) Les PIP sont des documents décrivant l'ensemble des mesures pharmaceutiques, précliniques et cliniques à réaliser pour assurer la qualité, la sécurité et l'efficacité des médicaments pédiatriques (dossier documentaire INSERM, 2010). Dorénavant, pour le développement d'un nouveau médicament, l'industriel devra élaborer un Plan d'Investigation Pédiatrique (PIP) pour : 9 Toute nouvelle AMM demandée ; 9 Toute modification d'AMM initialement déposée pour l'adulte (nouvelle(s) indication(s), nouvelle(s) forme(s) pharmaceutique(s) ; 9 Les demandes de PUMA (Paediatric Use Marketing Authorization). Le PUMA s'applique aux médicaments déjà autorisés sur le marché pour les adultes et n'étant plus couverts par des droits de brevets ou ne bénéficiant plus de certificat complémentaire de protection. Une ligne directrice décrivant le format et le contenu d'un dossier PIP a été publiée en 2008, dans le Journal Officiel de l'Union Européenne et a fait l'objet d'une révision en 2014 (European Commission, 2014/C338/01). Lors d'un dépôt de PIP, les industries pharmaceutiques peuvent (ANSM) : 9 Soumettre un PIP détaillé ; 9 Et/ou demander un report de ce plan dans le cas o les données ne sont pas suffisantes chez l'adulte en particulier en termes de sécurité d'emploi ; 9 Et/ou demander une dérogation ( waiver ), si par exemple le médicament n'est ni sûr ni efficace pour la population, que la pathologie n'existe pas chez l'enfant ou encore que les bénéfices apportés par le traitement sont faibles par rapport aux alternatives thérapeutiques existantes. Le PIP est évalué et doit être validé par le comité pédiatrique PDCO. L'autorisation d'AMM sera alors délivrée par l'autorité nationale de santé compétente en fonction de l'avis établi par le PDCO et de la conformité par rapport à la réglementation en vigueur. Dans le cas o le PIP est validé, le titulaire du brevet ou d'un certificat complémentaire de protection, se verra offrir une prolongation des droits de propriété intellectuelle de 6 mois ou, dans le cas d'un médicament orphelin, une extension supplémentaire de l'exclusivité commerciale de 2 ans. 1. 2. 3. 2 Le comité pédiatrique Le Paediatric Drug Committee (PDCO), créé dans le cadre du règlement n 1901/2006, a rejoint les 5 comités présents au sein de l'EMA ; à savoir : le comité des médicaments à usage humain (CHMP), le comité des médicaments à usage vétérinaire (CVMP), le comité des médicaments orphelins (COMP), le comité des médicaments à base de plantes (HMPC) et le comité des thérapies innovantes. Le PDCO, composé d'experts, intervient pour les questions relatives au développement de médicaments destinés aux populations pédiatriques. Il est constitué de : 9 Cinq membres du CHMP et leurs suppléants ; 9 Un membre et un suppléant de chaque Etat membre ; 9 Trois représentants d'associations de patients ; 9 Trois représentants des professionnels de santé. Le PDCO se réunit tous les mois pour : 9 Evaluer le contenu et la conformité des PIP à une demande ou une modification d'AMM ainsi que les éventuels délais et exemptions ; 9 Etablir un suivi des PIP afin d'assurer la qualité, la sécurité et l'efficacité du médicament pédiatrique ; 9 Dresser un inventaire relatif aux besoins en médicaments pédiatriques et le mettre à jour régulièrement (priority list of off-patent medicines) ; 9 Conseiller les firmes pharmaceutiques avant le dépôt d'un dossier et le CHMP lors de la collecte des informations dans le cadre d'un dépôt de PIP. En outre, le PDCO coordonne les activités correspondant à la mise au point d'un médicament pédiatrique et détermine les études nécessaires à mettre en place chez l'enfant. 1. 2. 4 Bilan du règlement pédiatrique Tous les ans, le PDCO publie un rapport faisant état de l'évolution des paramètres relatifs au règlement pédiatrique. En 2012, un bilan des 5 premières années après la mise en vigueur de la règlementation a été dressé par l'EMA (EMA/428172/2012). Ce bilan fait état des principales réalisations et des failles relatives au règlement pédiatrique tout en proposant des recommandations pour permettre la validation des objectifs fixés. Le bilan de l'EMA ainsi que les rapports annuels du PDCO (EMA/795830/2015), permettent de suivre l'évolution des objectifs principaux du règlement pédiatrique. Le règlement pédiatrique a été établi dans le but de faciliter le développement et l'accessibilité de médicaments à usage pédiatrique, . Les mesures relatives à ce point sont : - Les dépôts et validation de conformité des PIP : De 2008 à 2012, plus de 600 PIP ont été approuvés par le PDCO. Cependant, très peu d'entre eux ont été complétés. Ainsi, seulement 33 PIP parmi tous les dossiers approuvés ont été achevés et ont conduit à l'approbation de nouveaux médicaments avec indication pédiatrique spécifique. Selon le rapport de l'EMA, en 2012, l'analyse de ces données était trop précoce car le cycle de développement dure environ une décennie et l'instrument règlementaire est trop récent pour pouvoir émettre des conclusions (European Commission, 2013). D'après le rapport 2015 du PDCO, 515 dossiers PIP ont été évalués. Parmi ces 515 PIP, 136 demandes ont été reçues pour de nouveaux PIP, 231 pour des modifications, 74 pour des dérogations complètes et 74 pour les contrôles de conformité. Des avis de conformités positifs ont été délivrés pour 17 de ces PIP permettant la validation de demandes d'AMM. La validation de la conformité de PIP est en nette augmentation depuis 2012 (Figure 2). Ainsi, depuis 2007, 103 PIP ont été jugés finalisés et conformes à l'opinion du PDCO. Les prédictions établies dans le rapport de l'EMA sont en adéquation avec les résultats obtenus 9 ans après la mise en vigueur du règlement pédiatrique. Figure 2 : Validation de la conformité des PIP par an (EMA/795830/2015). - Les demandes de modifications : En 2012, le rapport de l'EMA souligne le nombre élevé de modifications aux PIP. Les chiffres semblent indiquer que quasiment tous les plans doivent être modifiés au moins une fois. Dans ce contexte, le niveau de détails requis par l'EMA a été critiqué à plusieurs reprises. En effet, ces nombreuses demandes de modifications peuvent témoigner du fait que la mise en œuvre du règlement est difficile et/ou que les autorités sont trop exigeantes (Académie nationale de pharmacie, 2012). Au cours des cinq dernières années, l'EMA et son comité pédiatrique ont fait des efforts pour assurer une certaine souplesse dans le plan afin de permettre une marge de manœuvre. Depuis 2007, le nombre de PIP modifiés par an par rapport au nombre total de dossiers soumis est en constante diminution (Figure 3). Les efforts de l'EMA pour simplifier la procédure des PIP, avec une réduction du niveau de détails, semble ainsi entraner une diminution du nombre de modifications. Figure 3 : Nombre de PIP modifiés en fonction du nombre de dossiers soumis par an (EMA/795830/2015). - Les demandes de PUMA : Il n'y a eu qu'un seul dépôt de PIP soumis selon la procédure PUMA entre 2007 et 2012. Cette constatation, vue comme un échec, est expliquée par des opportunités de marché insuffisantes pour ces produits par rapport aux risques économiques inhérents au développement pharmaceutique. En effet, les entreprises semblent craindre que l'obtention d'une exclusivité du marché n'empêche pas les médecins de prescrire des produits concurrents hors AMM avec le même PA à moindre coût, ou encore qu'il y ait une substitution du traitement en pharmacie avec la forme adulte vendue à moindre coût. La tarification et le remboursement des PUMA ne seraient pas assez avantageux pour que les firmes pharmaceutiques investissent dans le développement de ces vieux médicaments, malgré les mesures d'encouragements mises en jeux (protection de 10 ans) (European Commission, 2013). Ainsi, la difficulté de mise en œuvre du règlement et les règles de remboursement peu attractives ont conduit à un échec du concept PUMA. L'Académie Nationale de Pharmacie recommandait de faciliter l'obtention d'une AMM pour de vieux médicaments. Entre 2012 et 2015, un seul PUMA a été adopté en 2014. Ce PUMA a été obtenu par les laboratoires Pierre Fabre pour l'Hemangiol prescrit dans le traitement des hémangiomes infantiles prolifératifs (EMA/795830/2015). Au final, deux PUMA ont été acceptés depuis la mise en vigueur du Règlement. L'application de ce type de procédure est à revoir par l'EMA en assouplissant l'usage du règlement Européen et/ou en proposant de nouvelles mesures d'encouragements (Académie Nationale de Pharmacie, 2012). De plus, la réglementation pédiatrique vise à , assurer que ces médicaments fassent l'objet de recherches éthiques d'une grande qualité et qu'ils soient dûment autorisés en vue d'un usage en pédiatrie, et enfin d'améliorer les informations disponibles sur l'usage de médicaments au sein des diverses populations pédiatriques, avec : - Le réseau européen d'investigation clinique dans le domaine pédiatrique : Dès la mise en place du règlement pédiatrique à 2015, l'ENPR-EMA a agrandi son réseau de spécialités au nombre de 46 (EMA/795830/2015) dans divers domaines thérapeutiques. Le développement du réseau de spécialistes dans le domaine clinique permet d'assurer la mise en place de recherches éthiques et de grandes qualités. - L'autorisation des essais cliniques chez l'enfant dans l'Union Européenne : Le nombre d'essais cliniques chez l'enfant, recensés sur la base de données EudraCT, a particulièrement augmenté ces deux dernières années, et ce, dans toutes les catégories d'âges pédiatriques. Cette augmentation soudaine est, en partie, expliquée par l'amélioration de la base de données en octobre 2013 et la finalisation de la programmation en juillet 2014 (EMA/795830/2015). Fin 2015, les résultats connexes ont été téléchargés sur la base de données EudraCT pour plus d'un millier d'essais pédiatriques. Le ratio du nombre d'essais cliniques chez l'enfant par rapport au nombre total d'essais cliniques montre que la recherche clinique pédiatrique se développe depuis la mise en vigueur du règlement pédiatrique (Figure 4). Figure 4 : Proportion des essais cliniques chez l'enfant par rapport à tous les essais réalisés (EMA/795830/2015). - La récolte de l'information existante : dans le cadre des articles 45 et 46, les autorités compétentes ont reçu plus de 18 000 études apportant des informations pédiatriques de la part des laboratoires pharmaceutiques. Les autorités ne s'attendaient pas à recevoir tant de données pédiatriques ayant été recueillies avant la mise en vigueur de la règlementation, ils appellent cela les trésors cachés du règlement (European Commission, 2013). Ils ont ainsi permis d'améliorer le RCP concernant la pédiatrie de 65 médicaments (Académie Nationale de Pharmacie, 2012). Enfin, (). Il importe d'atteindre ces objectifs () sans retarder l'autorisation de médicaments destinés à d'autres tranches d'âges de la population. . Le bilan montre que : - Aucuns effets négatifs n'ont été constatés sur le développement de médicaments adultes : L'obligation de fournir un PIP pour toute demande ou modification d'AMM présentait un risque de retarder le développement de médicaments adultes. Dans ce contexte, le règlement a prévu d'octroyer des reports liés à l'initiation ou l'achèvement d'une partie ou de l'ensemble des mesures contenues dans un PIP. L'instrument de report est largement utilisé ce qui suggère que le risque de retards dans le traitement des demandes adultes est minime (European Commission, 2013). D'une manière générale, les données scientifiques recensées dans le cadre des rapports établis par le PDCO montrent que la mise en œuvre du règlement pédiatrique est une réussite. En effet, il a permis de favoriser le développement de médicaments pédiatriques et les essais cliniques chez l'enfant tout en améliorant les informations disponibles. 1. 3 Formulation pédiatrique orale 1. 3. 1 Choix d'une forme pédiatrique orale L'utilisation de formes galéniques orales inadaptées à la population pédiatrique est très répandue. Les professionnels de santé et les parents sont souvent amenés à manipuler un médicament destinés à l'adulte pour obtenir une dose appropriée pour l'enfant ; comme par exemple diviser un comprimé en deux pour obtenir une dose plus faible ou encore ouvrir une gélule et dispersé le contenu dans un volume de liquide donné. De telles manipulations augmentent la variabilité de la dose du produit par des mesures inexactes, des problèmes de stabilité ou des erreurs dans les instructions de manipulation (EMA/CHMP/QWP/805880/2012 Rev. 2). Des listes de médicaments prioritaires ont été dressées car il y un réel besoin de développer des médicaments sous une forme galénique adaptée à la population pédiatrique (WHO, 2013 ; EMA/98717/2012). Le règlement pédiatrique vise à faciliter le développement et l'accessibilité des médicaments pédiatriques appropriés à l'âge ; le point critique étant de veiller à ce que les enfants du groupe d'âge ciblé aient accès au traitement avec un rapport bénéfice/risque positif. Ainsi, le développement de médicaments pédiatriques nécessite une compréhension des différences physiologiques et biochimiques entre les enfants et les adultes (Cf partie 1. 1 Spécificité de la population pédiatrique) mais aussi une compréhension des préférences et des capacités de chacun dans l'acceptabilité des diverses formes galéniques. Le médicament doit apporter une qualité constante, assurer l'observance du traitement et ne pas être un fardeau pour le patient et/ou les aidants (professionnels de santé, parents, professeurs, ) (EMEA/CHMP/PEG/194810/2005). L'acceptabilité et la préférence parmi les différentes formes de dosage varient selon la catégorie d'âge. Les principaux paramètres à prendre en considération lors du choix de la forme galénique sont l'âge, la pathologie (aige ou chronique), la capacité à ingérer, la facilité d'administration par les aidants, les comportements liés à l'adolescence, les handicaps physiques ou mentaux et la culture de l'enfant. Ainsi, la forme galénique idéale pour la population pédiatrique doit (EMA/CHMP/QWP/805880/2012 Rev. 2) : 9 Assurer une fréquence de dosage minimale ; 9 Proposer une forme de dosage unique ou une gamme complète ; 9 Avoir un impact minimal sur le mode de vie de l'enfant ; 9 Assurer une utilisation minimale d'excipients non toxiques ; 9 Assurer une utilisation pratique, facile et une administration fiable ; 9 Assurer une production simple à un coût minime ; 9 Assurer une stabilité de la forme ; 9 Assurer une viabilité commerciale. Il existe 17 formes galéniques orales disponibles pour la population pédiatrique. Elles peuvent être prêtes à l'emploi (solution, sirop, comprimés) ou nécessiter une manipulation (poudre pour suspension, solution concentrée à diluer, comprimé effervescent, ) (Strickley et al. , 2008). L'un des intérêts générés par le règlement pédiatrique est le développement de nouvelles formes galéniques et de nouveaux dispositifs permettant d'améliorer l'acceptabilité et l'applicabilité d'un traitement à l'enfant. Plusieurs revues et documents font état des formes galéniques ciblées pour la population pédiatrique selon les voies d'administration (Batchelor and Mariott, 2015 ; Strickley et al. , 2008) et la catégorie d'âge (EMEA/CHMP/PEG/194810/2005 ; Sam et al. , 2012). Dans un rapport, l'EMA propose une matrice permettant d'identifier la formulation galénique la mieux adaptée à l'âge de l'enfant selon les critères d'acceptabilité et d'applicabilité. Cette matrice permet de donner des notions générales d'acceptabilité en attribuant des notes de 1 à 5 (Tableau 3), de la forme la moins adaptée à la plus adaptée. Tableau 3 : Système de notation des formulations pédiatriques (EMEA/CHMP/PEG/194810/2005). Note Prématurés-nourrissons Enfants de 2 à 18 ans 1 Forme non appropriée Forme non acceptée 2 Forme appropriée mais des problèmes Forme acceptée sous réserve peuvent survenir durant l'administration 3 Forme probablement appropriée mais Forme acceptée pas en 1ère attention 4 Forme appropriée Forme appréciée 5 Forme appropriée et adaptée à l'enfant Forme de choix Par exemple, les formes orales solides ne seront pas adaptées aux enfants de moins de deux ans pour des raisons physiques (difficulté à avaler, risques de fausse route). Alors que pour les plus âgés, la plupart des formes galéniques étant administrable, le choix de la forme galénique la mieux adaptée se fera selon la préférence de l'enfant. Dans le Tableau 4 sont uniquement présentées les notes concernant les formes galéniques orales. Tableau 4 : Matrice identifiant les formes galéniques orales les mieux acceptées et adaptées à la population pédiatrique selon la catégorie d'âge (EMEA/CHMP/PEG/194810/2005). Forme Prématurés Nouveau- Nourrissons Enfants Enfants Adolescent galénique nés (1 mois-2 périscolaire scolarisés s (0-28 ans) (2-5 ans) (de 6-11 (12-16/18 jours) ans) ans) Solution/ 2 4 5 5 4 4 Gouttes Emulsion/ 2 3 4 5 4 4 Suspension Formes 2 4 5 5 4 4 Effervescentes Poudre/ 1 2 2 4 4 5 Microgranule Comprimé 1 1 1 3 4 5 Gélule 1 1 1 2 4 5 Formes Oro- 1 2 3 4 5 5 dispersibles Gomme à 1 1 1 3 5 5 mâcher Ce tableau montre que des efforts sont à fournir, d'un point de vue galénique, pour améliorer l'acceptabilité et l'applicabilité des formes orales, en particulier pour les jeunes enfants (des prématurés aux nourrissons). En effet, aucune forme galénique orale n'est appropriée pour les prématurés. Concernant les enfants de 0 à 2 ans, seules des formes orales liquides sont appropriées, avec la possibilité d'utiliser des formes orodispersibles. Ce n'est qu'à partir de 2 ans, que des formes solides peuvent être adaptées et appréciées (formes orodispersibles et poudre/microgranules). Un médicament administré par voie orale est destiné à être avalé et pourra être absorbé (action générale) ou non (action locale) par les muqueuses digestives. L'absorption digestive peut se faire à tous les niveaux du tractus gastro-intestinal : bouche, estomac, intestin et rectum. Il existe une large gamme de formes galéniques orales, disponibles à l'état liquide (solution, sirop, suspension) et solide (comprimés, dont les formes effervescentes et orodispersibles, gommes à mâcher). Ainsi, cette voie est extrêmement utilisée pour l'administration de médicaments pédiatriques. Néanmoins, les formes orales conventionnelles ne sont pas toujours bien adaptées et acceptées par les enfants. L'innovation des formes galéniques orales peut être réalisée sur : 9 Les formes liquides par la mise au point de dispositifs médicaux facilitant l'administration du médicament par les aidants et améliorant l'observance du traitement (Walsh et al. , 2011) ; 9 Les formes solides par le développement de nouvelles formes galéniques (orodispersibles, gommes à mâcher, formes multiparticulaires, ). En effet, elles permettent d'améliorer l'acceptabilité et l'applicabilité du traitement par rapport aux formes conventionnelles (comprimé, gélule). 1. 3. 2 Formes orales solides innovantes En raison d'une faible flexibilité de la dose et du besoin d'être avalées, les formes orales solides conventionnelles (comprimés, gélules) ne sont pas adaptées à l'enfant de moins de 6 ans. Cependant, les formes solides assurent une bonne stabilité du médicament et les procédés de fabrication sont bien établis facilitant ainsi la chane d'approvisionnement et le maintien d'un faible coût de fabrication. En 2008, des experts de l'OMS (WHO, 2008) ont publié un rapport dans lequel ils recommandent l'utilisation de formes orales solides souples pour la population pédiatrique, telles que les formes orodispersibles ou des formules à reconstituer pour obtenir des préparations orales liquides. Le développement de ces formules représente un intérêt pour les industries pharmaceutiques. Pour améliorer l'acceptabilité et la sécurité, de nouvelles formes ont été développées : les systèmes d'administration multiparticulaires, orodispersibles, à mâcher et à sucer (Tableau 5) (Lopez et al. , 2015). 1. 3. 2. 1 Systèmes d'administration multiparticulaires Les systèmes d'administration multiparticulaires sont caractérisés par une multitude de petites unités. Ils regroupent les mini-comprimés (Van Riet-Nales et al. , 2015), les granulés et les granules (Hoang Thi et al. , 2015). Grâce à leur taille réduite (diamètre moyen 2, 5mm), ces systèmes peuvent être facilement avalés par les jeunes enfants (2 à 6 ans), sans risque de fausse route. De plus, chaque unité contient une faible quantité de PA permettant un ajustement plus aisé de la dose. Les systèmes multiparticulaires peuvent être administrés directement dans la bouche ou dispersés dans un véhicule tel que l'eau, le lait ou encore des compotes. Ils peuvent se présenter sous différents conditionnements, que ce soit sous forme de dose unique (sachet individuel) ou multi-doses avec l'utilisation de dispositifs de dosage (Figure 5) tels que la paille administrant des granules (Xstraw, Harro Hgliger, Allemagne) et la cuillère pré remplie (Walsh et al. , 2011) . Enfin, ces systèmes peuvent être constitués de plusieurs unités offrant la possibilité de combiner différentes caractéristiques de libération dans la même forme galénique. Cela permettra ainsi de contrôler la libération du PA et d'assurer une meilleure biodisponibilité tout en évitant les risques de surdosage. Le principal désavantage des systèmes multiparticulaires est qu'ils ne sont pas prêts à être utilisés directement. Ils nécessitent d'être reconstitués et administrés en présence de liquide ou d'aliment pouvant alors entraner une altération de la biodisponibilité et une mauvaise gestion de la dose. Ou bien, ils requièrent l'usage d'équipement ou dispositif spécifiques devant assurer un dosage précis tout en étant rentable (Lopez et al. , 2015). Figure 5 : Dispositifs de dosage pour l'administration de systèmes multiparticulaires : a. Paille pour l'administration de granules (Xstraw, Harro Hgliger, Allemagne) et b. Cuillère pré- remplie (Walsh et al. , 2011) 1. 3. 2. 2 Systèmes d'administration orodispersibles Les systèmes d'administration orodispersibles (Slavkova and Breikreutz, 2015) offrent la particularité de se désintégrer rapidement dans la cavité buccale en formant une solution ou une suspension de médicament sous l'action de la salive. Le PA sera alors dégluti progressivement. On peut les rencontrer sous plusieurs formes telles que les lyophilisats oraux, les pastilles, les granules, les comprimés orodispersibles, les mini-comprimés orodispersibles ou encore les films orodispersibles (Figure 6). Selon la formulation, le PA libéré dans la cavité buccale pourra avoir une action locale ou systémique en étant absorbé à travers la muqueuse buccale ou la paroi intestinale. Lors de la dernière décennie, de nombreuses recherches se sont concentrées sur le développement de comprimés orodispersibles (ODT pour Oro-Dispersible Tablets) et de films orodispersibles (ODF pour Oro-Dispersible Films) car ils sont pratiques à utiliser, faciles à avaler, ne nécessitent pas l'utilisation d'eau et sont préférés aux formes conventionnelles. Ils améliorent ainsi l'acceptabilité du traitement. Pour les enfants, les mini-comprimés orodispersibles (Stoltenberg and Breikreutz, 2011) sont les plus adaptés car ils offrent plus de sécurité et une meilleure flexibilité de la dose comparés aux ODT classiques. De plus, ces formes peuvent permettre d'améliorer la biodisponibilité du PA grâce à une absorption buccale. Cependant, ces nouvelles formes galéniques présentent certaines limites comme indiquées dans le Tableau 5. Par exemple, le contrôle de la libération et le masquage du goût du PA, représentent un challenge car la formule se désintègre dans la cavité buccale directement au contact des papilles gustatives. Une autre limite rencontrée, avec les films et les comprimés orodispersibles, est la possibilité d'incorporer seulement une faible dose de PA. Figure 6 : Systèmes d'administration orodispersibles. 1. 3. 2. 3 Systèmes d'administration à mâcher et à sucer Les systèmes d'administration à mâcher, sucer et croquer (Figure 7) sont conçus pour être traités mécaniquement dans la bouche pour faciliter la désintégration de la forme et la dissolution du PA. La désintégration et dissolution du PA sera permise par la mastication (gomme à mâcher) ou par succion (pastilles, comprimés à sucer) de la forme. Ces systèmes ne nécessitent pas l'utilisation d'eau et permettent de faciliter la déglutition, dans le cas des comprimés à sucer, ou de l'éviter, dans le cas des gommes à mâcher. Une étude a montré que les gommes à mâcher étaient bien acceptées, tolérées et n'entrainaient pas de complications pour des enfants de 5 à 18 ans (Lpez-Jaimez and Cuello-Garca, 2016). Concernant les formes à sucer, ces dernières seraient sûres et bien tolérées dès l'âge de 2 ans, néanmoins, elles ne permettent pas une bonne flexibilité de la dose. De plus, ces formules sont destinées à rester dans la cavité buccale un certain temps, ainsi, le goût et la sensation en bouche sont des paramètres très importants. Or, la technique habituelle de pelliculage, pour masquer le goût des comprimés, n'est pas appropriée pour ces formes car elles subissent des contraintes mécaniques. De la même façon, la mise au point de systèmes à libération prolongée est un challenge pour ces formes galéniques. Enfin, la biodisponibilité du PA et donc l'effet thérapeutique pourront être altérés en fonction de la capacité de succion ou de mastication (Lopez et al. , 2015). Figure 7 : Systèmes d'administration à mâcher, sucer et croquer pour les enfants. L'ensemble des avantages et inconvénients de ces nouvelles formes orales solides pour l'administration pédiatrique est résumé dans le Tableau 5. Tableau 5 : Avantages et inconvénients des nouvelles formes orales solides (Lopez et al. , 2015). Avantages Inconvénients Systèmes multi particulaires Très bonne flexibilité de la dose Aspect granuleux et sensation en bouche peuvant Taille réduite aidant à la déglutition être un frein Administration flexible Nécessite une préparation/reconstitution Facile à fonctionnaliser Biodisponibilité pouvant être altérée par la co- Masquage du goût possible administration avec nourriture/boisson Biodisponibilité au niveau du tractus Compatibilité nourriture-médicament devant être gastro-intestinal très reproductible étudiée Possibilité d'obtenir une libération ciblée Contrôle limité de la dose administrée lorsque le Excipients utilisés sûrs (GRAS) médicament est mélangé avec la nourriture Procédés de fabrication disponibles Requière l'utilisation d'équipements ou dispositifs spécifiques Requière le développement de technologie assurant le stockage et la distribution de la dose Systèmes orodispersibles Flexibilité de la dose très bonne (ODF) Requière plusieurs formes posologiques (ODT) Ne nécessite pas l'utilisation d'eau Manque de résistance mécanique (ODT) Ne nécessite pas d'être avalé Contrôle de la libération difficile à obtenir Administration flexible Masquage du goût difficile à obtenir Préféré aux formes conventionnelles Packaging et conditions de stockage devant être Biodisponibilité pouvant être augmentée contrôlés par l'absorption buccale Temps de rétention dans la bouche pouvant Procédé de fabrication en continu altérer la biodisponibilité pouvant être mis en place (ODF) Nécessite l'utilisation d'excipients de sécurité inconnus Ne peut pas contenir des quantités élevées en PA Technologie soumise à la propriété intellectuelle Systèmes à mâcher et à sucer Ne nécessite pas l'utilisation d'eau Requière plusieurs formes posologiques Ne nécessite pas d'être avalé Contrôle de la libération difficile à évaluer Préféré aux formes conventionnelles Masquage du goût difficile à évaluer Biodisponibilité pouvant être améliorée Capacité de mastication pouvant altérer la grâce à : biodisponibilité 9 une désintégration et une Nécessite l'utilisation d'excipients dont la dissolution rapide sécurité n'a pas été démontrée 9 une absorption buccale Temps de rétention dans la bouche pouvant Procédés de fabrication disponibles altérer la biodisponibilité Risque de surdosage Utilisation de dispositifs spécifiques pouvant être requise 1. 3. 3 Excipients à effets notoires Historiquement, les excipients sont définis comme des substances inactives utilisées pour la mise en forme d'un PA en vue de faciliter son administration, sa conservation et son transport jusqu'au site d'absorption. Ils peuvent remplir divers rôles, tels que : solvant, diluant, agent conservateur, édulcorant, colorant ou encore agent désintégrant. Récemment, le terme d'excipient a été défini par la FDA comme tout dans la formulation, sauf le PA . En effet, ces substances ne sont pas totalement inactives et sont parfois associées à des problèmes de toxicité spécifique, réaction allergique et intolérance (Fabiano et al. , 2011). De plus, les excipients suivent les mêmes principes pharmacocinétiques que les PA et ne vont pas être ainsi soumis au même schéma ADME que chez l'adulte (Loftsson, 2015). De ce fait, l'utilisation de certains excipients dans les médicaments adultes ne sera pas appropriée pour la population pédiatrique. La sélection d'excipients pour les médicaments pédiatriques est difficile car les listes établies par la FDA et la Commission Européenne, ainsi que les lignes directrices sur l'utilisation des excipients ne sont pas spécifiques à la pédiatrie. Ainsi, une collaboration entre les Etats-Unis et l'Union Européenne (Paediatric Formulation Initiative-PFI) a donné lieu à la création d'une base de données dénommée : Safety and Toxicity of Excipients for Paediatrics (STEP) (Salunke et al. , 2013). Son objectif est de promouvoir la collecte de données sur la toxicité et la tolérance des excipients utilisés à des fins pédiatriques. Cette base de données permettra alors de faciliter le choix des excipients lors de la formulation et d'informer les professionnels de santé sur d'éventuels risques. A ce jour, la base de données a permis d'accumuler des informations sur 39 excipients ( Les membres du PFI ont dressé une liste des excipients pour lesquels des informations sont à apporter en priorité. Celle-ci concerne : le sorbitol, l'alcool benzylique, le polysorbate 80, le chlorure de benzalkonium, l'aspartame, les parabènes, l'éthanol, le propylène glycol, le benzoate de sodium et l'acide benzoïque. Certains excipients et leurs effets notoires sont présentés dans le Tableau 6. Tableau 6 : Exemple d'excipients et leurs effets notoires issus de la liste prioritaire dressée par les membres du PFI. Excipent Effet notoire Alcool benzylique Neurotoxique, acidose métabolique. (Committee on Drugs, 1997 ; Ivanovska et al. , 2014). Polysorbate 80 (Ivanovska et al. , 2014) Insuffisance hépatique et rénale. Chlorure de Benzalkonium Irritant, réactions cutanées, problèmes (Committee on Drugs, 1997) respiratoires Ethanol Neurotoxique, problèmes cardiovasculaires (Ivanovska et al. , 2014) Propylène Glycol Neurotoxique, problèmes cardiovasculaires, (Ivanovska et al. , 2014) problèmes respiratoires Acide benzoïque Irritant, risque d'ictère chez le nouveau-né (Committee on Drugs, 1997) 1. 4 Palatabilité et masquage du goût La palatabilité est définie comme l'appréciation globale d'un médicament par des propriétés organoleptiques telles que l'odeur, le goût, l'arrière-goût et la texture. La sensation gustative provient de la stimulation des cellules spécialisées (récepteurs de goût) réparties dans la cavité buccale. Les récepteurs sensoriels deviennent matures entre la 13ème et la 15ème semaine de gestation, ainsi, l'enfant perçoit le goût dès la naissance (EMEA/CHMP/PEG/194810/2005). Les PA ont généralement une saveur désagréable qu'il va falloir diminuer pour assurer l'acceptabilité d'un médicament pédiatrique. En effet, une enquête réalisée auprès de 800 pédiatres a montré que le goût désagréable d'un médicament est un obstacle majeur à l'observance du traitement pour des patients souffrant d'une maladie aige (90, 8%) ou chronique (83, 9%) (Walsh et al. , 2014). L'intégration du message sensoriel débute avec la détection de la saveur par les récepteurs du goût. L'information gustative est ensuite traduite et transmise en signaux électriques pour être intégrée jusqu'au cerveau. Dans le domaine pharmaceutique, deux stratégies sont utilisées pour masquer le goût : 9 Dissimuler la saveur par l'utilisation d'édulcorants et d'arômes ; 9 Empêcher les récepteurs gustatifs d'interagir avec le PA dissous (bloqueurs d'amertume, barrière physique ou chimique, modification de la solubilité) ou bloquer le mécanisme de transduction du goût (modificateur de saveur). 1. 4. 1 Stratégies de masquage du goût 1. 4. 1. 1 Dissimuler la saveur Les arômes et/ou édulcorants sont incorporés dans les formulations pharmaceutiques afin de dissimuler la saveur indésirable du PA. Cette approche est la plus intuitive mais ne permet pas toujours de masquer le goût, en particulier lorsque le PA est très soluble et présente une amertume prononcée (Ernest et al. , 2007). Les édulcorants Les édulcorants sont des substances qui possèdent une saveur sucrée. Il existe trois types d'édulcorants sur le marché, possédant des caractéristiques différentes comme indiqué dans le Tableau 7 : les édulcorants naturels, les édulcorants de charge ou de masse (polyols) et les édulcorants synthétiques (Clarisse et al. , 2009). Une consommation importante d'édulcorants naturels entrane le développement de carries et accroit le risque de surcharge pondérale du fait de leur index glycémique souvent élevé. Pour pallier ces problèmes, des édulcorants non cariogènes (édulcorants de charge) et des édulcorants dépourvus d'apport calorique (édulcorants de synthèse) ont été développés. Tableau 7 : Caractéristiques des édulcorants naturels, de charge et de synthèse (Clarisse et al. , 2009). Pouvoir sucrant Calorie (cal/g) Modification Glycémie Edulcorants naturels Saccharose 1 4 Augmente Glucose 0, 7 4 Augmente Fructose 1, 5 4 Peu Edulcorants de charge ou de masse Mannitol 0, 7 4 Peu Sorbitol 2 4 Peu Xylitol 2 4 Peu Edulcorants de synthèse Saccharine 300 0 Aucune Cyclamate 30 à 40 0 Aucune Aspartame 200 0 Aucune Les enfants perçoivent très tôt le goût sucré et sont capable de le reconnatre dans des mélanges et d'estimer son intensité. Ils semblent préférer des niveaux en sucre plus intenses que les adultes. De plus, entre 4 et 12 ans, les filles semblent plus sensibles à la saveur sucrée que les garçons (EMEA/CHMP/PEG/194810/2005). Les arômes Les arômes peuvent être d'origine naturelle ou artificielle. L'avantage des arômes naturels est qu'ils procurent une bonne palatabilité ; tandis que les arômes synthétiques sont plus simple à caractériser et chimiquement plus stables ce qui diminue la variabilité entre les lots et les risques de changements de goût au cours du temps. Les arômes sont des mélanges souvent complexes et de composition exacte inconnue compliquant l'évaluation de la compatibilité avec les autres composants de la formulation. En 2012, la Commission Européenne a adopté deux lois permettant de clarifier et harmoniser l'utilisation des arômes (Règlement d'exécution (UE) no 872/2012 ; Règlement (UE) no 873/2012). Ces règlements procurent une liste de plus de 2100 substances autorisées. La capacité des enfants à reconnatre et différencier les saveurs dans un mélange est limitée par rapport à l'adulte car leur compétence d'analyse et de perception sont moindres. Elles vont s'acquérir durant l'enfance et l'adolescence. De plus, ces capacités peuvent être affectées par la concentration en arôme et l'apparence de la préparation. Pour la population pédiatrique, il est plus judicieux d'utiliser des arômes habituels et d'éviter les mélanges afin d'augmenter la probabilité d'acceptation d'un médicament pédiatrique (EMEA/CHMP/PEG/194810/2005). Généralement, la saveur à masquer et l'indication thérapeutique déterminent le choix du ou des arômes à utiliser (Tableau 8). Cependant d'autres facteurs peuvent influencer les préférences gustatives chez l'enfant telles que les habitudes alimentaires et les influences culturelles. Tableau 8 : Arômes de choix en fonction de la saveur de base du PA et de l'indication thérapeutique (EMEA/CHMP/PEG/194810/2005). Saveur de base Arômes Acide Cerise, citron, citron vert, mandarine, orange, fraise Alcaline Banane, caramel, cerise, réglisse, fruit de la passion, pêche Amère Cerise, chocolat, pamplemousse, réglisse, pêche, framboise, tutti-frutti Salée Caramel, pamplemousse, citron, orange, vanille Sucrée Banane, caramel, chocolat, raisin, vanille Indication Thérapeutique Arômes Douleur, fièvre, allergie, Cerise, fraise, banane, caramel antibiotiques Vitamines Cassis, citron, citron vert, mandarine, orange Digestion Citron, citron vert, orange, menthe poivrée 1. 4. 1. 2 Empêcher les interactions entre les récepteurs sensoriels et le PA dissous La modification de la solubilité du PA peut être une approche intéressante pour masquer le goût des PA. En effet, la saveur ne peut être ressentie par les récepteurs gustatifs que si le composé est à l'état dissous. Ainsi, le simple fait d'avoir une suspension au lieu d'une solution, pourra avoir comme effet le masquage du goût car les particules ne pourront pas se lier aux récepteurs. Pour se faire, le PA peut être maintenu à l'état solide ou sous sa forme non-ionisée à l'aide d'un système tampon. Pour conserver le PA à l'état solide et réduire sa solubilité, il peut être utilisé sous forme de sel, co-cristal ou polymorphe. Cependant, apporter des modifications au PA, change ses propriétés physicochimiques et peut ainsi avoir une influence sur ses propriétés pharmacocinétiques et sa biodisponibilité. De plus, la morphologie du PA peut aussi changer et modifier les sensations en bouche du médicament. Enfin, cette stratégie ne sera pas efficace pour les PA avec un seuil de goût très faible qui sera détectable malgré la faible partie de médicament solubilisée (Walsh et al. , 2014). Les bloqueurs d'amertume et modificateurs de saveur (Walsh et al. , 2014). Une approche assez intuitive est d'agir directement sur l'intégration du message sensoriel pour empêcher la perception du goût. Pour cela, l'utilisation des bloqueurs d'amertume permettra d'interférer biochimiquement avec les récepteurs sensoriels ; tandis que l'utilisation des modificateurs de saveur bloquera le mécanisme de transduction de l'information gustative. Dans la cavité buccale, il existe 25 récepteurs gustatifs. L'inhibition de l'amertume au niveau des récepteurs sensoriels ne pourra se faire que si le bloqueur d'amertume se lie exactement sur le même récepteur que la molécule de PA. L'utilisation de cette approche est empirique car les mécanismes de blocage ne sont pas encore totalement compris. De plus, l'innocuité et la toxicité de ces agents bloquants sont peu connues et la réglementation limite leur utilisation dans les produits pharmaceutiques. Protection du PA par une barrière physique ou chimique. Afin d'empêcher le PA d'interagir avec les récepteurs gustatifs, la création d'une barrière physique (enrobage) ou chimique (par complexation) autour du PA est une approche intéressante. 9 L'enrobage est la technique la plus courante pour le masquage du goût. Il consiste à recouvrir, les particules de PA ou la forme galénique, d'une barrière physique. L'enrobage peut se fait à partir de polymères (hydrophile ou hydrophobe), de lipides et d'édulcorants. Ces agents d'enrobages peuvent être utilisés seuls ou en association, en mono ou multicouches pour atteindre le masquage du goût souhaité (Ayenew et al. , 2009). L'enrobage est particulièrement employé dans les systèmes d'administration multi particulaires (Walsh et al. , 2014 ; Joshi and Petereit, 2013 ; Hoang Thi et al. , 2012). La formation d'une barrière chimique est générée par la complexation du PA soit avec des cyclodextrines soit avec des résines échangeuses d'ions. 9 Les cyclodextrines (CD) sont des oligosaccharides macrocycliques composés généralement de 6, 7 ou 8 unités glycosidiques pour l'-CD, l'-CD et l'-CD, respectivement. Elles sont caractérisées par une cavité non polaire et une surface hydrophile. Les fonctions hydroxyles de ces molécules sont orientées vers l'extérieur du cône alors que la cavité centrale est bordée par les carbones du squelette et les ponts osidiques des résidus de glucose, lui conférant un caractère lipophile. En raison de sa forme et sa structure moléculaire, la cyclodextrine présente la capacité unique de piéger une molécule hôte à l'intérieur de sa cavité et d'agir comme un récipient moléculaire. Les CD peuvent interagirent avec des molécules de taille appropriée formant alors des complexes d'inclusion. Les caractéristiques des CD ainsi que le mécanisme de complexation seront développés plus en détail ultérieurement dans le chapitre 3. 2. L'efficacité des CD pour masquer le goût dépend du type et des propriétés du PA, du type de CD, de la forme galénique et de sa composition. Des interactions entre les CD et d'autres excipients pourront modifier l'équilibre de complexation CD-PA et de ce fait, pourront impacter le masquage du goût. De plus, les CD peuvent améliorer la solubilité du PA et avoir un impact sur la pharmacocinétique et la biodisponibilité du médicament. Enfin, cette stratégie de masquage du goût peut parfois impliquer des ratios élevés en CD et donc être difficilement applicable lorsque des doses élevées en PA sont requises (Walsh et al. , 2014). Cependant, il existe de nombreux exemples sur le développement de médicaments impliquant l'utilisation de CD pour masquer le goût des PA (Szejtli and Szente, 2005) dans les comprimés (Stroppolo et al. , 2001), les ODF (Preis et al. , 2012), ou encore les suspensions (Shah and Mashru, 2008). 9 Les résines échangeuses d'ions (REI) sont des polymères anioniques ou cationiques, insolubles dans l'eau. Quelques exemples de complexes REI-PA sont donnés dans le Tableau 9. Tableau 9 : Exemples de complexes REI-PA. Résine PA Nom Fonctionnalité Polymère Levetiracetam (Sivaneswari Copolymère et al. , 2016) 3- Amberlite IRP 69 Acide (SO ) styrène et Déxtrométhorphane divinylbenzène hydrobromide (Malladi et al. , 2010) Basique Copolymère Levetiracetam (Sivaneswari Duolite AP 143 (ammonium styrène et et al. , 2016) quaternaire) divinylbenzène Chlorhydrate - Polyacrylique Indion 234 Acide (COO ) Diphénydramine (Bhise et réticulé al. , 2008) En contact avec une solution, elles peuvent échanger les ions qu'elles contiennent avec des ions de même charge présents dans le milieu environnant. La plupart des médicaments amers contient des sites ioniques (groupements nitro ou amine). Ainsi, les charges de la résine fournissent un moyen de neutraliser les groupements fonctionnels du médicament empêchant sa libération dans la salive. L'utilisation des REI est principalement rencontrée pour le masquage du goût des PA contenus dans les ODT (Malladi et al. , 2010) et suspensions (Sivaneswari et al. , 2016). La toxicité des REI est considérée comme faible mais il a été montré que la libération des contre-ions peut affecter la sécurité de ces excipients (Walsh et al. , 2014). 1. 4. 2 Méthodes d'évaluation du goût Les paramètres organoleptiques permettent de caractériser les propriétés se rapportant à la sphère sensorielle telles que l'odeur, le goût, la couleur. Pour les évaluer, des tests in vivo peuvent être réalisés sur un panel constitué de volontaires sains. Ces tests sont sensibles et bien établis grâce à des méthodes standard mais ils sont soumis à une haute variabilité en fonction des sens de chacun, coûtent chers et prennent du temps. Ils peuvent également causer des problèmes éthiques et de sécurité lorsque le PA présente une certaine toxicité (Anand et al. , 2007). Ainsi, l'évaluation du goût peut être réalisée quantitativement par la mise en place de méthodes analytiques ou de systèmes biomimétiques (langue électronique). Panel L'évaluation du goût par un panel doit être réalisée par des personnes présélectionnées, considérées comme des utilisateurs réels du produit à tester. De ce fait, la population la plus à même d'évaluer le goût des médicaments pédiatriques sont les enfants. Généralement, les enfants choisis pour participer à un test panel sont âgés de plus de 4 ans. En effet, ils doivent être en capacité de comprendre, d'exprimer leur ressentis, suivre les directives, et rester concentrer durant toute l'étude. Afin de faciliter l'évaluation du goût chez l'enfant, le test doit être court, ludique, facile à comprendre et se limiter à 4 formulations différentes. De plus, l'objectif doit être clair et répondre à une question simple telle que : quel échantillon préfères-tu ? ou quel échantillon est le plus amer ? . Enfin, l'évaluation du goût peut se faire par des jugements verbaux (donner une note de 1 à 5) ou par une cotation selon une échelle faciale (EMEA/CHMP/PEG/194810/2005) illustrée dans la Figure 8. Figure 8 : Exemple d'échelle faciale pour l'évaluation du goût par la population pédiatrique (adapté de Guinard J. , 2001). Méthodes analytiques Les méthodes analytiques utilisées se rapprochent beaucoup de celles permettant de dresser le profil de libération du médicament. En effet, elles sont basées sur la détection UV du PA en milieu aqueux sur une courte période. C'est un moyen indirect d'évaluer le masquage du goût car elles ne permettent pas d'identifier les saveurs de la formulation. Ainsi, ces méthodes sont généralement utilisées pour déterminer l'efficacité d'un enrobage ou de la complexation du PA. Le masquage du goût est considéré comme réussi lorsque le PA n'est pas détecté ou que sa concentration est inférieure au seuil de détection (EMEA/CHMP/PEG/194810/2005). Plusieurs systèmes de détection peuvent être mis en place pour déterminer le masquage du goût : i) en ligne au moyen d'un capteur de fibre optique UV ; ii) en direct en utilisant l'apparus 4 (USP 4) modifié ; hors-ligne par prélèvement de l'échantillon suivi d'une analyse au spectromètre UV ou par HPLC. Un système de détection en ligne est fortement recommandé lorsque le masquage du goût est accompagné d'une libération retardée du médicament. Le point critique des méthodes analytiques est l'étape de dissolution du PA. En effet, pour se rapprocher de la réalité, il faut mimer au mieux des conditions physiologiques. Les paramètres à prendre en considération sont : la température de la cavité buccal, le milieu de dissolution, le pH du milieu de dissolution (5, 5 le volume de dissolution (1-2 ml), le mode et la vitesse d'agitation, mais aussi le flux salivaire et la force appliquée par la langue (Pein et al. , 2014). Les méthodes de dissolution classiques ne permettent pas de travailler sur de si petits volumes et n'intègrent pas les paramètres de flux salivaire et de force appliquée. Quelques procédés de dissolution ont alors été mis en place pour mimer au mieux la cavité buccale dans le but d'obtenir des résultats proches de l'in vivo. Certaines techniques seront développées dans le chapitre 2. 4. 1. Les systèmes de détection du goût ou langue électronique. Il s'agit d'un système biomimétique développé pour évaluer le goût en simulant le système gustatif humain. Le système de reconnaissance du goût chez l'humain implique : la détection (les papilles gustatives), la transmission (système nerveux) et la perception de la saveur (cognition dans le thalamus) (Guhmann et al. , 2012). Pour la langue électronique le mécanisme de détection repose sur le schéma précédent. Le capteur est constitué de différentes membranes lipidiques ou polymères représentant les récepteurs spécifiques présents sur les papilles. Lorsque les molécules de PA vont interagir avec les récepteurs, un signal correspondant à un changement de potentiel chimique va être détecté, amplifié et enregistré sur un ordinateur. Les données obtenues seront ensuite analysées et comparées à une matrice existante comparable à la mémoire gustative humaine. Les systèmes de détection du goût (Figure 9) sont disponibles dans le commerce, avec la TS-5000 Z (Insent Inc, Japon) et l'-Astree (AlphaMOS, France). Les résultats obtenus avec la langue électronique seraient plus proches de la réalité que ceux obtenus avec les méthodes analytiques (Pein et al. , 2014). Cependant, ces systèmes doivent être améliorés par une diminution du temps d'équilibrage (30 sec) et par l'augmentation de la robustesse des capteurs sensibles à la température et aux particules de PA non dissoutes. Figure 9 : Systèmes de détection du goût TS-5000 Z (a) et -Astree(b). 1. 5 Conclusion Le développement de médicaments pédiatriques nécessite une compréhension des différences physiques et biochimiques entre les enfants et les adultes mais aussi une compréhension des préférences et des capacités de chacun dans l'acceptabilité des diverses formes galéniques. La population pédiatrique, très hétérogène, requière le développement d'un traitement spécifique en fonction des différentes tranches d'âges pour être adapté. De ce fait, les laboratoires pharmaceutiques manquent de motivation face à l'étroitesse du marché. A cela s'ajoutent des difficultés relatives à la conduite de la recherche clinique pour cette population d'un point de vue technique, logistique et éthique. Ces dernières années, le développement de médicaments pédiatriques a progressé de façon exponentielle grâce à la mise en vigueur des règlementations américaine et européenne. En effet, elles ont permis de favoriser le développement de médicaments pédiatriques et les essais cliniques chez l'enfant tout en améliorant les informations disponibles. En raison d'une faible flexibilité de la dose et du besoin d'être avalée, les formes orales solides conventionnelles (comprimés, gélules) ne sont pas adaptées à l'enfant de moins de 6 ans. Cependant, les formes solides assurent une bonne stabilité du médicament et les procédés de fabrication sont bien établis facilitant ainsi la chane d'approvisionnement et le maintien d'un faible coût de fabrication. En 2008, des experts de l'OMS (WHO, 2008) ont publié un rapport dans lequel ils recommandent l'utilisation de formes orales solides souples pour la population pédiatriques, telles que les formes orodispersibles ou des formules à reconstituer pour obtenir des préparations orales liquides. Le développement de ces formules représente un intérêt car elles permettent d'améliorer l'acceptabilité et la sécurité des enfants. La formulation de médicament pédiatrique ne doit pas juste être réalisée dans l'idée de faciliter l'administration d'un médicament. En effet, d'autres facteurs sont à considérer pour assurer la compliance du traitement : le choix des excipients et la palatabilité. 2 Les films orodispersibles 2. 1 Généralités Au cours des dernières décennies, le développement de médicaments innovants permettant d'améliorer l'efficacité, la sécurité et l'acceptabilité du traitement est en plein essor. La mise au point de nouveaux systèmes d'administration de PA est notamment un point capital du développement de ces nouveaux traitements en particulier pour faciliter la prise de médicament aux populations pédiatriques et gériatriques. Les films orodispersibles (ODF) font partis de ces nouvelles formes galéniques améliorant la compliance aux traitements médicamenteux. La FDA introduit les films oraux dans la catégorie film soluble défini comme une mince couche ou revêtement susceptible d'être dissous lorsqu'il est en contact avec un liquide (FDA, Center For Drug Evaluation and Research). Ces films ont aussi fait leur entrée dans la Pharmacopée Européenne 7. 4 dans la monographie préparation oromucosale . Ils sont alors définis comme des feuilles mono- ou multi-couches de matériaux appropriés destinées à être déposées dans la bouche o ils se dispersent rapidement . Les ODF sont constitués d'une matrice de polymère hydrophile dans laquelle un ou plusieurs principe(s) actif(s) seront dissous ou dispersés. Une fois le film déposé sur la langue ou dans la cavité buccale (Figure 10), la matrice va se désagréger libérant ainsi le PA pour une action locale (Heinemann et al. , 2013) ou systémique. Figure 10 : Schéma d'administration d'un film orodispersible. Ainsi plusieurs types de films considérés comme orodispersibles peuvent être décrits : 9 A dissolution rapide : ODF forme une solution de PA une fois dissous ; 9 A désintégration rapide : ODF forme une suspension de PA une fois désintégré ; 9 A désintégration prolongée : ODF adhère à la partie gingivale. Les films présentant une libération rapide du PA permettent une administration orale du PA ; tandis que les films à désintégration retardée offrent un temps de résidence du PA prolongé. La prolongation du temps de résidence optimise le passage des molécules dans la circulation systémique via la muqueuse buccale. Ces films sont à différenciés des films mucoadhésifs à proprement parler, qui sont formulés à partir de polymères peu ou pas solubles dans les milieux aqueux et qui par conséquent n'ont pas la capacité de se disperser dans la cavité buccale. Les films à désintégration retardée sont cependant caractérisés par un certain degré de mucoadhésivité (Borges et al. , 2015). Leurs propriétés sont données dans le Tableau 10 (Bala et al. , 2013). Les caractéristiques souhaitées des films telles que la vitesse de libération du PA, le taux de PA dans le film et les propriétés mécaniques sont dépendantes de la matrice utilisée. En effet, c'est en jouant sur la nature, le grade et la concentration en polymère, que les propriétés désirées pourront être obtenues. Tableau 10 : Caractéristiques des films à libération rapide et retardée. Propriétés Film libération rapide Film à libération retardée Aire (cm2) 2-8 2-7 Epaisseur (m) 20-70 50-500 Structure Une seule couche Une ou plusieurs couches Excipients Polymères hydrophiles Polymères hydrophiles solubles solubles Etat du PA Solution solide Solution solide ou suspension Application Langue Gencive ou région buccale Temps dissolution < 60 secondes Formation d'un gel en quelques minutes Mode d'action Systémique ou local Systémique ou local L'intérêt majeur des ODF est leur capacité de dissolution dans la cavité orale. En effet, ils pourront être ingérés facilement sans eau améliorant ainsi la compliance des populations présentant des difficultés à avaler. Les populations particulièrement ciblées par cette nouvelle forme, sont les personnes âgées, les enfants et les patients psychiatriques. Les ODF offrent de nombreux avantages, tels qu'un dosage plus précis d'une solution buvable, aucun risque d'étouffement ou encore une facilité à être manipulés ou transportés (Bala et al. , 2013 ; Dixit et al. , 2009). De plus, la désintégration rapide du film et la disponibilité immédiate du PA, lorsque celui-ci est à l'état dissous dans la matrice, permettent d'améliorer la biodisponibilité du médicament. Présentant un intérêt particulier pour l'administration de médicament, les ODF font leur entrée sur le marché dans les années 2000 en tant que dispositifs médicaux et traitements délivrés sans ordonnance. En 2010, la FDA délivre les premières autorisations pour des médicaments sous forme d'ODF (Tableau 11). Tableau 11 : Dispositifs médicaux et médicaments sous forme de films orodispersibles sur le marché. Année sortie/ Film commercialisé Fabricant Indication PA autorisation Eclipse Flash Strips Wrigley's Mauvaise haleine Menthol 2003 Dextrométhor Neocitran Thin strips Novartis Toux, Rhume phane Sudafed PE quick Pfizer Décongestionnant Phényléphrine 2005 dissolve strips Glaxo Niquitin strips Smith Sevrage tabagique Nicotine Kline Gas-X Thin Strips Novartis Flatulences Siméthicone Suboxone sublingual Reckitt Buprénorphine Substitution aux opioides FDA 2010 film Benckiser -naxolone Strativa Nausées/vomissements Zuplenz Pharmac- (chimiothérapie et Ondansétron FDA 2010 euticals radiothérapie) Nausées/vomissements Setofilm film Norgine (chimiothérapie et Ondansétron AMM 2010 orodispersible BV radiothérapie) Med Douleur (ex. patients Breakyl Fentanyl AMM 2011 Pharma atteints de cancer) Symptomes de la maladie Chlorhydrate Donepezil Sandoz AMM 2012 d'Alhzeimer de donépézil 2. 2 Composition des films orodispersibles 2. 2. 1 Composition générale Le principal constituant des ODF est le polymère matriciel qui confère aux films leur structure et leurs propriétés mécaniques. L'ajout de plastifiant est souvent nécessaire pour améliorer la souplesse des films qui peuvent être cassants. Le plastifiant va permettre d'apporter de la flexibilité en s'intercalant entre les chanes de polymères par l'affaiblissant des liaisons intermoléculaires. Les autres ingrédients présents dans les ODF permettront d'améliorer l'adhésion au traitement en le rendant plus efficace (amélioration de la vitesse de désintégration) et plus agréable (goût, aspect) (Tableau 12). Tableau 12 : Composition générale des films oraux (Arya et al. , 2010 ; Bala et al. , 2013). Teneur Exemples Ingrédient Rôle (%m/m) d'application Antalgique, anti- Agent responsable de l'effet PA 5-30 nauséeux, thérapeutique. antiémétique, Constituant principal des films. Détermine la structure et les Dérivés de la Polymère propriétés mécaniques mais 40-50 cellulose, PVP, les hydrophile influence aussi le temps de gommes, désintégration et de dissolution. Amélioration de la robustesse, la Polyéthylène Glycol, Plastifiant résistance à la déchirure, la flexibilité 0-20 Glycérol des films. Augmente la vitesse de Croscarmellose, Désintégrant 0-10 désintégration des films. Crospovidone Edulcorant Amélioration du goût. 0-20 Saccharine, Aspartame Augmentation de la salivation Stimulant Acide citrique, acide entranant une augmentation de la 2-6 salivaire malique vitesse de désintégration du film. Fruits rouges, citron, Arôme Amélioration du goût. 0-10 orange, 2. 2. 2 Les polymères hydrophiles Le choix du ou des polymères est très important dans la formulation de films oraux car il va induire les caractéristiques mécaniques et la vitesse de dissolution (ODF) ou le taux de gonflement (film mucoadhésif) des films. De plus, étant le constituant principal, il doit être sûr de ne pas présenter d'effet notoire et apporter de bonnes propriétés organoleptiques. Les propriétés idéales des polymères filmogènes sont les suivantes (Bala et al. , 2013) : 9 Non toxique et non irritant ; 9 Bonne mouillabilité et bon étalement ; 9 Bonne résistance à l'élongation, au cisaillement et aux frottements ; 9 Peu coûteux ; 9 Durée de vie suffisante ; 9 Peu ou pas d'infections secondaires dans la muqueuse buccale ; 9 Bonne sensation en bouche. Les polymères hydrophiles peuvent être utilisés seuls ou en association pour obtenir les propriétés souhaitées. Les plus utilisés pour la formulation de films oraux sont (Pathare et al. , 2013) : Les dérivés de la cellulose : Appartenant à la famille des polysaccharides, ils sont constitués de monomères glycosidiques avec des groupements de substitutions méthyle, hydroxypropyle ou carbonyle, liés par des liaisons -(14) conduisant à des polymères de type linéaire (Figure 11). De nombreux dérivés de la cellulose sont utilisés comme polymères matriciels dans la formulation de films oraux, tels que l'hydroxypropylméthyl cellulose (HPMC) (Sievens-Figueroa et al. , 2012 : Shen et al. , 2013), l'hydroxyéthyl cellulose (HEC) (Luo et al. , 2008), l'hydroxypropyl cellulose (HPC) (Low et al. , 2013), la cellulose microcristalline (Nishigaki et al. , 2012) ou encore la carboxyméthyl cellulose (CMC) (Heinemann et al. , 2013) qui présentent la particularité d'être anioniques. Les dérivés cellulosiques sont de très bons agents filmogènes. Figure 11 : Formule chimique développée du monomère glycosidique constituant la cellulose. Les films fabriqués à partir des dérivés de la cellulose sont transparents, insipides et sans odeurs. L'HPMC est très utilisée pour la formulation d'ODF car elle offre une bonne flexibilité et résistance à l'élongation (Nalluri et al. , 2013), et des propriétés barrières intéressantes. De plus, elle est disponible à différents poids moléculaires et plusieurs degrés de substitution, permettant ainsi d'apporter un large panel de propriétés organoleptiques, mécaniques et biopharmaceutiques. Par exemple, l'HPMC de type K est plutôt utilisée pour contrôler et/ou retarder la libération du PA, tandis que l'HPMC de type E est utilisée pour ses propriétés filmogènes (Borges et al. , 2015). L'HPC est utilisé pour sa capacité de transport, ses propriétés bioadhésives modérées mais surtout pour le fait qu'il est soluble dans une large gamme de solvants organiques (Bajdik et al. , 2005). Les dérivés de la cellulose peuvent être associés à d'autres polymères comme l'amidon (Tongdeesoontorn W. et al. , 2011) ou le chitosane (Luo. et al. , 2008) pour optimiser les propriétés désirées d'une formulation donnée. L'amidon et les amidons modifiés : L'amidon est un polysaccharide complexe issu des organes des plantes comme les graines, les tubercules ou les racines. L'amidon est un mélange de deux homopolymères : l'amylose et l'amylopectine (Figure 12). Du fait de sa structure linaire, l'amylose procure à l'amidon ses propriétés filmogènes (Lafargue et al. , 2007). Les films d'amidon sont transparents, sans saveur, sans odeur et insipides. Cependant, ils sont cassant et requière l'incorporation d'excipient (Lafargue et al. , 2007). De plus, l'amidon est non soluble dans l'eau et les solvants organiques à température ambiante (Korgars et al. , 2003). Les amidons modifiés tels que le Lycoat NG73 offre de meilleures propriétés pour la fabrication d'ODF (Parissaux et al. , 2007). En effet, ils se dispersent facilement dans l'eau froide et présentent de meilleures propriétés filmogènes que les amidons naturels (Lafargue et al. , 2007 ; Parissaux et al. , 2007). Figure 12 : Formule chimique développée des monomères d'amylose (à gauche) et d'amylopectine (à droite) constituant l'amidon. La maltodextrine est un autre exemple d'amidon modifié. Il s'agit d'un oligosaccharide issu de l'amidon par hydrolyse partielle. Elle est composée d'un mélange de chanes de glucose variant de 3 à 7 unités. La maltodextrine est classée en DE (Equivalent Dextrose) allant de 3 à 20 DE. Plus la valeur en DE est élevée, plus les chanes de glucose sont courtes induisant une meilleure solubilité mais une résistance thermique plus faible. Les maltodextrines, avec un faible DE, offrent quant à elles une meilleure flexibilité (Cilurzo et al. , 2008). Elles sont inodores, non toxiques, présentent une hygroscopicité faible et une bonne stabilité par rapport à la recristallisation. Le pullulan (PUL) est polysaccharide microbien naturel produit par la levure fongique. C'est un glucane neutre constitué d'unités de maltotriose liées par des ponts osidiques de type -1, 4 (Figure 13). Le PUL offre de bonnes propriétés filmogènes, une faible viscosité induisant de bonnes capacités d'étalement, une bonne résistance à la traction et une stabilité par rapport à la température. Il est insipide, inodore, malléable, bon adhésif et bon liant. De plus, il est non toxique, comestible et biodégradable ; ainsi on le rencontre souvent pour la formulation de film à usage alimentaire. Il peut être utilisé seul ou en association avec la gélatine, l'amidon (Kanmani and Lim, 2013) ou encore avec le chitosan (Wu et al. , 2013). Figure 13 : Formule chimique développée du monomère maltotriose constituant le pullulan. Les polymères semi-synthétiques, synthétiques et autres : La polyvinylpyrrolidone (PVP) est un polymère organique synthétisé par polymérisation de la N-vinylpyrrolidone (Figure 14). Elle est très soluble dans l'eau et dans quelques solvants organiques (éthanol) et offre de bonnes propriétés hydrophiles, filmogènes et de mouillage des particules en solution (Kumar et al. , 2014). Très utilisée dans le domaine pharmaceutique, elle est inerte et non toxique. Figure 14 : Formule chimique développée du monomère constituant la Polyvinylpyrrolidone. Le copolymère de polyéthylène glycol et d'alcool polyvinylique (Kollicoat IR) est constitué de chaines de polyéthylène glycol greffées de chaines d'alcool polyvinylique (Figure 15). Ce polymère très hydrophile se disperse facilement dans l'eau. De plus, il est très souple du fait de l'intégration du PEG et facile à formuler (Xu et al. , 2014). Figure 15 : Formule chimique développée du monomère constituant le Kollicoat IR. Le chitosane (Figure 16) est un polyoside issu de l'acétylation de la chitine présente dans la carapace des crustacés. C'est un polymère naturel, non toxique, biodégradable, mucoadhésif et disposant de très bonnes propriétés filmogènes (Abruzzo et al. , 2012). Il peut être présent sous la forme d'un polycation lorsque le pH est inférieur à son pKa. Cela permettra d'augmenter les forces d'attractions moléculaires (interactions électrostatiques) avec des polymères anioniques ou avec le mucus buccal chargé négativement (Park et al. , 2012). Ce polymère bioadhésif permet ainsi d'améliorer l'absorption des molécules à travers la muqueuse buccale. Figure 16 : Formule développée du monomère osidique constituant le chitosane. Le xyloglucane est un polysaccharide de type glycosaminoglycane (Figure 17) issu des algues et des plantes fabacées (légumineuses : pois, haricots). Il possède de nombreuses propriétés : mucoadhésive, stabilisante, épaississante, liante, gélifiante et filmogène. Mais il est aussi non cancérigène, biodégradable et biocompatible (Avachat et al. , 2013). Figure 17 : Formule chimique développée du monomère constituant le xyloglucane. 2. 2. 3 Choix des excipients et leurs effets sur les films orodispersibles Pour les films à libération rapide, le polymère doit permettre d'assurer une libération accélérée du médicament grâce une désintégration rapide de la matrice, mais aussi conférer de bonnes propriétés mécaniques afin que le film soit facilement manipulable. Or, il a été montré qu'une désintégration rapide était permise par des polymères de faibles poids moléculaires tandis qu'avec des polymères de hauts poids moléculaires les films sont d'avantages résistants dans la cavité buccale (Hoffmann et al. , 2011). Le degré de substitution du polymère peut aussi avoir un effet sur la dissolution des films. Par exemple, pour un film constitué d'HPMC, un ratio hydroxypropoxyle/ méthoxyle élevé entrainera une libération plus lente du fait de la formation d'un gel hydrophile épais dans les milieux biologiques. Le degré de substitution peut aussi avoir une influence sur les propriétés mécaniques des films. En effet, une proportion élevée de groupements méthoxyles permettra d'obtenir des films plus résistants, rigides et extensibles (Borges et al. , 2015). Low et al. , ont montré que la nature du polymère et sa quantité utilisée dans la formulation peuvent avoir un effet sur la vitesse de libération du PA ; ainsi, avec un polymère très hydrophile la libération du PA sera plus rapide et ce d'autant plus que sa quantité dans le film sera élevée. De plus, ils ont montré que la présence d'interactions entre le PA et le polymère rendrait le film plus rigide et diminuerait la vitesse de libération du PA (Low et al. , 2013). Le choix de la nature, du grade et de la quantité de plastifiant est aussi une étape importante dans la formulation de films oraux. En réduisant les forces intermoléculaires et en augmentant la mobilité des chanes de polymères, le plastifiant permet de diminuer la température de transition vitreuse des polymères et d'améliorer la flexibilité des films. Le choix du plastifiant est important et doit se faire en fonction du polymère utilisé. En effet, l'efficacité d'un agent plastifiant dépend de sa structure, de son poids moléculaire et de sa concentration. La plastification nécessite que des interactions s'établissent entre les chanes de polymère et le plastifiant, et que ce dernier se répartisse uniformément dans le réseau polymérique induisant un volume libre additionnel. La solubilité et la compatibilité du plastifiant avec le polymère est d'une importance majeure pour que la plastification soit efficace. Par exemple, les polyéthylène glycols sont de bons plastifiants pour l'HPMC mais ne sont pas adaptés à l'HEC (Sakellariou and Rowe, 1995). Laboulfie et al. , ont montré que l'incorporation de PEG, pour la formulation d'un film de revêtement, améliore le comportement plastique en réduisant le module d'élasticité et de résistance à la traction et en augmentant l'allongement à la rupture. De plus, il montre que cette tendance est d'autant plus importante que la masse molaire du PEG est élevé (Laboulfie et al. , 2013). Cependant, le type de plastifiant, son grade et sa concentration influencent les forces intermoléculaires et l'absorption de l'eau qui régissent la mobilité moléculaire. Le glycérol présente, par exemple, une capacité d'absorption de l'eau plus importante que l'éthylène glycol et le propylène glycol du fait de sa nature hydrophile plus élevée (Bergo et al. , 2013). Ce point n'est pas à négliger, car les molécules d'eau vont d'une part, pouvoir affecter les propriétés rhéologiques/rhéomécaniques du film et d'autre part, avoir une incidence sur la stabilité de certains PA sensibles à l'humidité. Il faudra alors trouver un compromis et choisir un plastifiant permettant à la fois d'améliorer les propriétés mécaniques du film tout en ayant un taux d'absorption de l'eau faible. 2. 3 Procédés de fabrication Il existe plusieurs procédés permettant la fabrication d'ODF. Généralement, les films sont obtenus par coulé/évaporation de solvant ou par extrusion. Toutefois des procédés originaux ont été développés au cours de ces dernières années comme l'impression à jet d'encre ou la flexographie. 2. 3. 1 Méthodes conventionnelles La méthode de coulée/évaporation de solvant consiste à mélanger les excipients et le PA dans un solvant commun pouvant être aqueux, organique ou un mélange hydro-alcoolique. Une fois homogénéisé, le mélange est coulé sur une surface plane (ex. bote de pétri, surface en téflon). Le solvant évaporé (sous hotte, sous vide, en étuve), il se forme alors un film qui pourra être découpé à la taille souhaitée. Cette technique est très employée (Cilurzo et al. , 2008 ; Sayed et al. , 2013 ; Xu et al. , 2014 ; Kianfar et al. , 2012 ; Shimoda et al. , 2009 ; Zhao et al. , 2015) pour la formulation de films oraux du fait de sa facilité de mise en œuvre en laboratoire et de son faible coût. L'extrusion permet la formation d'un nouveau matériau en contraignant le passage d'un composé ou d'un mélange compressé à traverser un orifice. Pour cela, différentes conditions expérimentales de température, de débit et de pression peuvent être appliquées. Ce procédé de fabrication mécanique permet d'obtenir, en continu, un produit long et plat appelé extrudât. Dans le domaine pharmaceutique des extrudeuses ont été conçues pour mélanger le/les principe(s) actif(s) avec les excipients sans ajout de solvants (Solanki et al. , 2015). Les avantages et inconvénients de ces procédés sont regroupés dans le Tableau 13 (Nagaraju et al. , 2013). Tableau 13 : Avantages et inconvénients des méthodes conventionnelles pour la fabrication de films orodispersibles. METHODES AVANTAGES INCONVENIENTS CONVENTIONNELLES Solubilité polymère dans solvant Epaisseur uniforme organique ou aqueux COULE/EVAPORATION Meilleures propriétés mécaniques Nécessité de former une solution DE SOLVANT Facilité de mise en œuvre stable avec un minimum Coût limité d'excipients et une viscosité adaptée Pas besoin d'eau ou de solvant Problèmes de stabilité thermique Peu d'étapes du médicament et des excipients EXTRUSION Bonne dispersion des molécules Connaissance des propriétés faiblement soluble dans l'eau d'écoulement des polymères Meilleure uniformité dans la Nombre de polymères candidats répartition des particules limités 2. 3. 2 Méthodes innovantes L'impression jet d'encre est utilisée pour la fabrication de films oraux à l'aide d'imprimante classique. Ainsi, le papier est remplacé par une feuille de film constitué du/des polymères matriciels et des excipients. La cartouche d'encre, après avoir été lavée, sera remplie par la solution ou dispersion de PA. La solution ou dispersion de PA pourra alors être déposée une ou plusieurs fois à la surface du film (Genina et al. , 2013). L'impression par imprimante ne peut être utilisée que si la taille des particules de PA est suffisamment fine. De plus, cette technologie n'est pas encore adaptée à la production à grande échelle. Une autre technique semble plus réalisable à l'échelle industrielle, la flexographie (Janen et al. , 2013). Le groupe d'impression par flexographie (Figure 18) est constitué de trois cylindres et d'une chambre à racle dans laquelle se trouve la solution de PA. Le cylindre encreur tramé, aussi appelé anilox, va d'une part récupérer la solution de PA en plongeant dans la chambre à racle et d'autre part permettre d'imprégner le cliché en relief présent sur le cylindre porte-cliché. Enfin, le cliché va tamponner la solution de PA qu'il contient sur le film grâce à une pression appliquée par le cylindre de contre-pression. Cette étape pourra alors être répétée selon la dose de PA souhaitée dans la formulation. Figure 18 : Procédé de fabrication par flexographie (modifiée de inp. fr/tutoriel/flexographie/images/groupe-impression-flexo. jpg) Ces procédés de fabrication des films par impression représentent un intérêt car ils permettraient une répartition plus homogène et plus précise du PA par rapport aux méthodes classiques. De plus, l'homogénéisation du PA, avec les méthodes classiques, dépend de la viscosité et la densité du polymère filmogène ; ces propriétés sont elles-mêmes affectées par les caractéristiques et la quantité de PA. De ce fait, la formulation de films oraux par les méthodes conventionnelles doit souvent être ajustée en fonction de la nature et de la quantité du PA utilisé. La complexité pour la fabrication de films à l'aide de ces procédés, repose sur le dépôt du médicament en solution sur le film de polymère sans provoquer sa désintégration (Janen et al. , 2013). 2. 4 Caractérisations in vitro Les ODF doivent répondre aux exigences habituelles des formes galéniques à savoir l'uniformité de masse et l'uniformité de teneur en PA selon les essais décrits à la Pharmacopée Européenne. Ils font, de plus, l'objet de caractérisations particulières adaptées à cette forme pour déterminer les temps de désagrégation et de dissolution, ainsi que les propriétés mécaniques. La monographie de la Pharmacopée Européenne sur la caractérisation des ODF n'étant pas encore établie, il faut se référer aux essais réalisés sur les formes orales solides ou unidoses. Or, ces monographies n'étant pas adaptées aux ODF, la littérature fait état de nombreux protocoles s'efforçant de refléter au mieux les conditions in vivo (Kostewicz et al. , 2014). 2. 4. 1 Evaluation des propriétés Pharmacotechniques Essais de désagrégation : Ce test permet de caractériser le temps au bout duquel le film se dissout dans la cavité buccale. Aucune indication officielle n'est spécifiée pour donner le temps limite de désintégration pour les ODF. On peut alors se référer aux lignes directrices données par la FDA pour les comprimés à désintégration rapide, qui spécifient un temps limite de 30 secondes (Guidance for Industry : Orally Disintegrating Tablets, Center for Drug Evaluation and Research, US FDA, Dec. 2008). Les conditions de désintégrations sont bien différentes des formes orales conventionnelles. En effet, la désintégration des films orodipsersibles dépend de la composition et du volume salivaires, de la température et du malaxage appliqué par la langue. Il est donc difficile de mimer la cavité buccale et de choisir une méthode adéquate pour caractériser le temps de désintégration des films. Les appareils décrits dans la Pharmacopée pour la détermination du temps de désintégration des formes orales peuvent être utilisés. D'autres approches ont été mises en place sans pour autant mimer les conditions physiologiques. Elles sont axées sur : 9 La caractérisation de l'indice de gonflement de la matrice dans un environnement aqueux par analyse thermomécanique (Garsuch and Breikreutz, 2009) ; 9 La mesure de l'angle de contact lors du dépôt d'une goutte de liquide à la surface de la matrice (Garsuch and Breikreutz, 2009) ; 9 L'observation du comportement des films en présence d'une faible quantité de liquide. Il existe 2 méthodes : la méthode de la goutte et la méthode la bote de pétri (Nalluri et al. , 2013 ; Garsuch and Breikreutz, 2010 ; Singh et al. , 2013) ; 9 L'observation du temps de désintégration des films dans un volume de milieu plus important et soumis à une agitation (Arya et al. , 2010) ; 9 La détermination du temps au bout duquel le point de rupture du film est atteint (Figure 19) (Preis et al. , 2014). Figure 19 : Procédé permettant de caractériser le point de rupture des films (Preis et al. , 2014). Essais de dissolution : De la même façon que pour les essais de désagrégation, les essais de dissolution décrits les Pharmacopées ne sont pas adaptés aux conditions réelles de libération du PA contenu dans un film. Ainsi, les méthodes conventionnelles telles que les méthodes USP 1, 2, 3 et 4 sont utilisées pour établir le profil de dissolution du PA mais le prélèvement peut être compliqué en raison du flottement des films dans le milieu de dissolution. Pour cela, le procédé peut être modifié en fixant par exemple le film sur une plaque en verre (Nair et al. , 2012) ou en suivant la libération du médicament à l'aide d'un capteur fibre optique submersible (Garsuch and Breikurtz, 2009). De plus, les appareils USP ne reflètent pas la réalité car ils sont conçus pour simuler le tractus gastro-intestinal. Adrover et al. , montrent que les différentes méthodes USP ne sont pas suffisamment pertinentes pour les raisons suivantes : 9 Taux de dissolution élevé fortement dépendant de la vitesse d'agitation et du positionnement du film ; 9 Volumes de dissolution trop importants ; 9 Temps de séjour faible ; 9 Mauvaise reproductibilité expérimentale. De nouvelles méthodes expérimentales sont ainsi mises au point pour améliorer la pertinence de ces essais. Des dispositifs d'écoulement millifluidique (Figure 20) permettant d'imposer un débit faible, ont par exemple été développés, pour mimer le débit salivaire à la surface du film (Adrover et al. , 2014 ; Hoang Thi et al. , 2012). Figure 20 : Dispositifs d'écoulement millifluidique mis en place par A. Adrover et al. , et B. Hoang Thi et al. , pour mimer le flux salivaire de la cavité buccale. Krampe et al. proposent un nouveau procédé pour caractériser la dissolution des ODF. Cela consiste à piéger le film dans un dispositif permettant à la fois d'appliquer une force imitant celle exercée par la langue et de filtrer la forme galénique désintégrée. Le PA va alors diffuser à travers le filtre vers le milieu accepteur o le taux de libération sera mesuré à l'aide d'une fibre optique qui mesure l'absorption dans l'UV (Krampe et al. , 2015). 2. 4. 2 Caractérisations physico-chimiques Détermination de la teneur en eau ou en solvants résiduels : La présence de solvant résiduel peut avoir des conséquences sur l'acceptabilité du médicament (odeur, goût, effets secondaires) et sur les propriétés physico-chimiques du PA et de la forme galénique. Le titrage Karl-Fisher est la méthode standard pour déterminer la quantité d'eau résiduelle dans les produits pharmaceutiques. Le principe de ce titrage est basé sur l'oxydation du dioxyde de soufre par l'iode en présence d'eau. Or, l'utilisation de cette technique est limitée dans le cas des ODF car elle requiert la dissolution du produit dans des solvants organiques dans lesquels les polymères de types polysaccharides sont quasiment tous insolubles. Le taux d'humidité résiduelle peut être déterminé en conservant le film dans un dessiccateur contenant du carbonate de calcium durant 3 jours (Bala et al. , 2013). La quantité d'humidité perdue sera alors calculée à partir de la formule suivante : Pour plus de précision, l'analyse thermogravimétrique (ATG) pourra être utilisée ; cette technique mesure la masse de l'échantillon en fonction de la température et du temps permettant alors de quantifier la masse perdue associée à des processus de dégradation et de transition dans le produit analysé. Le taux de solvants résiduels est soumis à des normes fixées par la pharmacopée (monographie 5. 4-Residual solvents, Pharmacopée Européenne 8 Ed. ). La méthode classique pour identifier et quantifier les solvants résiduels est la chromatographie en phase gazeuse. Caractérisation des interactions : Les interactions excipient-excipient et/ou excipient-PA ont un rôle déterminant dans les formes galéniques. Des techniques spectroscopiques telles que l'Infra-Rouge à Transformée de Fourrier (FT-IR) et le Raman (Zhang et al. , 2014) permettent d'observer ces interactions d'associations. Ainsi, les composés présents dans la matrice pourront être détectés et la compatibilité du PA avec les excipients pourra être évaluée (Xu et al. , 2014). 2. 4. 3 Caractérisations mécaniques Les films oraux doivent avoir des propriétés mécaniques permettant d'assurer l'intégrité des films lors de la manipulation, de l'administration, du transport et du stockage. Ces propriétés se traduisent par une résistance à la traction et un pourcentage d'élongation modérés, ainsi qu'un module d'Young faible. Le module d'Young et le pourcentage d'élongation ont un impact direct sur l'acceptabilité de la forme ; un film trop cassant peut entraner des risques d'irritation dans la cavité buccale, ou encore, un film trop élastique peut être difficile à manipuler et à administrer (Low et al. , 2013). Plusieurs facteurs vont influencer la tenue mécanique des films comme le type et la quantité de polymère, de plastifiant, de solvant et de PA utilisés, ainsi que l'épaisseur du film, le procédé de fabrication et les conditions de stockage (Preis et al. , 2013). Afin de déterminer les propriétés mécaniques des films en termes de flexibilité et de résistance, les équipes de recherche utilisent un appareil de type Texture Analyzer TA-TX (Figure 21). Cet appareil permet de mesurer les propriétés mécaniques généralement étudiées, à savoir : la résistance à la traction (m), le module d'Young (E) et l'allongement à la rupture (A). Figure 21 : Appareil pour la mesure des propriétés mécaniques des films de type Texture Analyzer . La résistance à la traction : La résistance à la traction d'un film est définie comme la résistance du matériau soumis à une force qui tend à déchirer. La résistance à la traction est identifiée comme la contrainte maximale de la courbe contrainte-déformation. Elle s'exprime en MPa ou N/mm2 et est définie par la formule suivante : Avec F Intensité de la force induisant la rupture et S Surface du film. Cette mesure permet de déterminer la résistance du film soumis à une force de déchirement. Les normes ASTM (Standard Test Method) utilisées pour mesurer la résistance à la traction sont : ASTM D882 (Cilurzo et al. , 2008) et ASTM 825-88 (Kammani and Lim, ). Le module d'Young : Le module d'Young ou module d'élasticité est la constante qui relie la contrainte de traction (ou de compression) et la déformation (Nalluri et al. , 2013) dans le régime linéaire. Il s'exprime en MPa et est défini par la formule suivante : Avec Contrainte (unité de pression) et Allongement relatif (adimensionnel). Cette mesure permet de déterminer la raideur du film. Ainsi, plus le module d'Young est élevé plus le matériau sera rigide. Les mesures du module d'Young nécessitent de faire des essais de traction suivant la norme international ASTM D882. L'allongement à la rupture : L'allongement à la rupture est la mesure de la déformation maximale du film avant de se déchirer. L'allongement à la rupture est adimensionnel et est défini par la formule suivante : Avec L0 longueur initiale du film et Lf Longueur maximale du film avant la rupture. L'allongement à la rupture est mesuré à l'aide d'une machine d'essai de traction Hounsfield (Bala et al. , 2013) ou d'un Texture analyser TA-TX (ASTM D882). Les trois mesures mécaniques ci-dessus sont les plus étudiées, mais d'autres tests mécaniques peuvent être réalisés en complément : Résistance au pliage (propriété plastique) ou test de fatigue : La résistance au pliage est définie par le nombre de fois o le film est plié au même endroit sans casser (Kumar et al. , 2014). Cette mesure permet de juger de la fragilité du film. Résistance à la déchirure : La résistance à la déchirure (en Newton) caractérise l'aptitude d'un matériau à résister à un cisaillement (Dixit and Puthli, 2007) (ASTM D-1004 et ATSM D1922). Contrainte de rupture en cisaillement : C'est la contrainte maximale supportée par un matériau avant la rupture. Cette contrainte (force/section) qui correspond à la force appliquée sur la section de la face cisaillée, est habituellement exprimée en psi (psi~7000 N/m 2) (ASTM D-732). 2. 4. 4 Caractérisation de l'état physique du PA L'état physique du PA (amorphe ou cristallin) dans la matrice de polymère peut être caractérisé à l'aide de deux techniques, la diffraction des rayons X (DRX) et l'analyse calorimétrique différentielle (Differential Scanning Calorimetry - DSC) (Zhao et al. , 2015 ; Xu et al. , 2014). La diffraction des rayons X permet de détecter la présence d'un ordre moléculaire correspondant à l'état cristallin. Ainsi, l'analyse d'un PA dans sa forme cristalline sera caractérisée par la présence de nombreux pics de diffraction bien résolus (pic de Bragg) donnant lieu à une signature cristalline spécifique de ce composé. Tandis que la présence d'un PA à l'état amorphe sera déterminée par l'absence de signaux de type pic de Bragg. La Calorimétrie différentielle à balayage ou DSC est basée sur la mesure des températures et des flux de chaleur associés aux transitions de phases dans un matériau en fonction du temps et de la température dans une atmosphère contrôlée. L'observation des évènements endothermiques (fusion, transition vitreuse, décomposition) et exothermiques (cristallisation, réticulation) permettront d'apporter des informations sur l'état du PA dans la matrice (transition de phase, polymorphisme). 2. 4. 5 Caractérisation organoleptique Les propriétés organoleptiques permettent de caractériser les propriétés se rapportant à la sphère sensorielle telle que l'odeur, le goût, la couleur (Cf. partie 1. 4. 2). L'évaluation du goût des ODF est un critère important à prendre en considération du fait de sa désintégration dans la cavité buccale. 2. 5 Conclusion La voie orale est la voie préférentielle pour l'administration d'un médicament car elle est plus simple, plus commode, plus flexible et généralement le développement des formes orales est moins coûteux. La mise au point de nouveaux systèmes d'administration pour améliorer la compliance des patients est en plein essor. L'ODF est l'un de ces nouveaux systèmes permettant de faciliter la prise du médicament des personnes ayant du mal à avaler telles que la population pédiatrique ou gériatrique. En effet, constitué d'une matrice de polymère(s) hydrophile(s), les films vont se désintégrer en présence de la salive. Le PA et les résidus de matrice seront alors avalés sans avoir recourt à la prise d'eau ou à l'utilisation d'un dispositif d'administration particulier. De plus, de nombreux PA d'intérêt sont très peu ou pas solubles dans l'eau ce qui peut limiter leur biodisponibilité. Les ODF peuvent améliorer la dissolution de ces PA. Enfin, les procédés de fabrication sont rentables et permettent d'obtenir des produits finis. Cette nouvelle forme d'administration du médicament est donc très attractive pour les industriels. De ce fait, de nombreuses compagnies ont décidé de se lancer dans le développement de ces films. Pour cela, elles ont mis au point leur plateforme technologique. Ces plateformes sont des films placebo, dans lesquels pourront être intégrés différents PA d'intérêt. La formule pourra alors varier en fonction de la nature et de la dose en PA souhaitées. Il y a eu un tel engouement sur la mise au point de plateformes technologiques, qu'il est maintenant difficile d'innover dans le développement de nouvelles formulations. En effet, il existe plus d'une quinzaine de plateformes (Pharmfilms, Rapidfilm, ), protégées par des brevets, sans restrictions par rapport au type de PA intégré, à la thérapie ciblée et au procédé de fabrication utilisé (Borges et al. , 2015). Cependant, ces formules pourraient être améliorées grâce à l'évaluation des paramètres influençant les propriétés mécaniques et de dissolution des films. La méthode quality by desing , théorisée dans l'ICH Q8, semble intéressante pour optimiser le développement pharmaceutique (Visser et al. , 2015). De plus, ces brevets ne font pas état de l'incorporation de PA peu ou pas solubles (molécules BCS de type II ou IV) dans les ODF. Quelques études se sont intéressées au développement d'ODF contenant des molécules de type II dans le but d'améliorer leur solubilité. Pour cela, le PA peu ou pas soluble pourra être incorporé dans le film en solution, en suspension (Woertz and Kleinebudde, 2015(a) and (b) ou encore sous forme de nanoparticules (Sievens-Figueroa et al. , 2012). Le système obtenu après avoir incorporé un PA dans un support inerte hydrosoluble est appelé dispersion solide (SD). Les systèmes de type SD permettent d'améliorer la dissolution des molécules faiblement hydrosolubles. Dans la partie suivante, les points clés concernant ces systèmes seront exposés afin de comprendre l'intérêt que présentent les SD dans l'amélioration de la solubilité des PA faiblement hydrosolubles. Les limites et inconvénients des SD seront aussi présentés afin d'introduire l'intérêt d'utiliser des CD dans ce type de système. 3 Amélioration de la dissolution des BCS II Les formes orales sont les systèmes d'administration les plus utilisés depuis de nombreuses années. Cependant, la voie orale n'est pas la plus adaptée pour offrir la meilleure efficacité en particulier lorsque la molécule active est peu ou pas soluble en milieu aqueux. En effet, l'efficacité thérapeutique d'un médicament dépend de la biodisponibilité du PA induite par sa dissolution. La biodisponibilité des PA administrés par voie orale est caractérisée selon leur solubilité et leur perméabilité (capacité du PA à traverser les barrières physiologiques). Ces deux critères permettent de classer les molécules selon le Biopharmaceutics Classification System ou BCS (Amidon et al. , 1994) (Figure 22). Figure 22 : Représentation des classes de molécules selon le BCS. Les molécules de classe I sont solubles et perméables, ainsi leur biodisponibilité est uniquement dépendante du temps mis pour qu'elles atteignent les sites d'absorption appropriés dans le tractus gastro-intestinal. Les molécules de classe II présentent une bonne perméabilité à travers les muqueuses digestives mais ont une faible solubilité, ainsi leur absorption par voie orale va dépendre de la solubilité du PA et de sa vitesse de dissolution. Les molécules de classe III sont solubles mais peu perméables, ainsi la biodisponibilité par voie orale de ces médicaments sera limitée par les propriétés barrière du tractus gastro- intestinal. Enfin, les molécules de classe IV sont à la fois peu perméables et insolubles. Les récentes avancées dans le domaine du développement de molécules thérapeutiques sont caractérisées par une augmentation du nombre de molécules d'intérêt qui sont malheureusement faiblement hydrosolubles (classes II et IV). Pour illustrer ce problème, Benet et al. montrent que 40% des molécules actives présentes sur le marché américain font parties des classes II et IV du BCS. De plus, 90% des molécules en cours de développement appartiennent à ces catégories du BCS. Il est donc nécessaire de mettre au point des stratégies permettant l'amélioration de leur biodisponibilité. Pour améliorer la solubilité des molécules plusieurs méthodes peuvent être utilisées : 9 Modifications physiques : Les polymorphes et pseudo-polymorphes, la réduction de la taille des particules de PA, les nano-suspensions ; 9 Modifications chimiques : Les pro-drogues et les sels ; 9 Altération du milieu de dissolution : Les co-solvants, les tensioactifs, l'altération du pH du milieu ; 9 Formulations galéniques : Les supports nanométriques (micelles, liposomes), les formulations lipidiques (en général, elles prolongent la dissolution), l'inclusion dans les cyclodextrines (CD), les systèmes mésoporeux et les dispersions solides (SD). La modification de molécules peu solubles par des techniques galéniques est souvent plus facile à mettre en œuvre et plus reproductible. De plus, les approches chimiques (à part les sels) obligent les industriels à engager des essais cliniques sur des molécules modifiées car celles-ci sont considérées comme des nouvelles entités chimiques (Vasconcelos et al. , 2011). Dans cette partie, l'amélioration de la solubilité d'un PA par l'obtention d'une dispersion solide (SD) dans une forme galénique sera développée. L'aspect structural, les procédés de fabrication, les types de support et les caractérisations des SD seront ainsi définis. Après avoir donné les raisons pour lesquelles ces dernières sont peu stables et ne sont encore que très peu rencontrées dans les formulations pharmaceutiques ; les CD et les avantages de leur utilisation dans les formes pharmaceutiques seront exposés afin d'expliquer l'intérêt de les incorporer dans des SD. 3. 1 Les dispersions solides 3. 1. 1 Aspect structural et classification En 1971, Chiou and Riegelman définissent les dispersions solides (SD) comme la dispersion d'un ou de plusieurs PA dans une matrice solide inerte hydrosoluble, préparée par fusion, évaporation de solvant ou fusion/évaporation de solvant (Chiou and Riegelman, 1971). Autrement dit, les SD sont caractérisées par des molécules actives dispersées dans un support inerte. De nombreuses revues relatent de l'utilisation des SD comme un système améliorant la solubilité des molécules peu solubles en milieu aqueux (Démuth et al. , 2015 ; Leuner and Dressman, 2000 ; Serajuddin, 1999 ; Vasconcelos et al. , 2011 ; He and Ho, 2015 ; Van den Mooter, 2012 ; Baghel et al. , 2015 ; Lewis et al. , 2009). Les SD sont classées en fonction de l'état cristallin du PA et du support inerte utilisés (Tableau 14) (Leuner and Dressman, 2000 ; Laitinen et al. , 2014 ; Lewis et al. , 2009 ; Kim et al. , 2011). La première génération de SD est caractérisée par l'utilisation d'un support cristallin et regroupent les mélanges eutectiques et les solutions solides. Elles sont thermodynamiquement stables mais l'état cristallin de ces systèmes limite l'amélioration de la dissolution. Les dispersions solides de 2ème génération utilisent un support inerte amorphe et regroupent les solutions et suspensions amorphes. Elles vont permettre d'offrir une meilleure efficacité de libération du PA mais seront thermodynamiquement instables. Tableau 14 : Types et caractéristiques de SD. Type de Etat Etat physique Description dispersion physique du du PA solide support Mélange Cristallin Cristallin Les deux composés sont totalement eutectique miscibles à l'état liquide mais présentent une miscibilité limitée à l'état solide. Elles sont formées par solidification rapide du mélange de deux composés fondus. Au point eutectique, le mélange est constitué des deux composants sous forme de fins cristaux. Solution Cristallin Molécules de Les solutions solides sont constituées d'un solide PA dispersées soluté solide dissous dans un solvant solide. cristalline Elles sont classées en fonction de la miscibilité entre les deux composants. Au- dessus de la température eutectique, chaque composant sera capable de solubiliser l'autre dans certaines proportions. Solution Amorphe Molécules de Le PA est totalement dissous dans la amorphe PA dispersées matrice. Ainsi, les molécules de PA seront dispersées dans le support amorphe. Les solutions amorphes sont caractérisées par une seule phase homogène. Suspension Amorphe Amorphe Cette forme est observée lorsque le PA n'est amorphe pas totalement soluble dans la matrice. Les particules de PA amorphe seront dispersées dans une matrice polymérique. Le système sera caractérisé par une phase de PA amorphe séparée de la phase amorphe du support. Le profil de libération d'un PA sous forme de SD dépend des propriétés du support et du PA. Les paramètres tels que le poids moléculaire et la composition du support d'accueil, ainsi que la cristallinité, la porosité et la mouillabilité des particules de PA peuvent permettre d'améliorer la biodisponibilité de celui-ci (Vasconcelos et al. , 2007). L'amélioration de la solubilité du PA par l'utilisation des SD est due à différents facteurs (Leuner and Dressman, 2000 ; Craig D, 2001 ; Vasconcelos et al. , 2007) : 9 La réduction de la taille des particules à l'état moléculaire : Lorsque le PA est dispersé à l'état moléculaire dans la matrice, le stade le plus élevé en terme de réduction de taille des particules est atteint. La surface spécifique des particules est très élevée entranant ainsi une augmentation de la vitesse de dissolution. Lors du contact avec le fluide gastro-intestinal, une partie du PA sous forme de SD est libérée immédiatement pour saturer le milieu de dissolution. Ces médicaments sont présentés sous forme de solutions sursaturées après dissolution du système rendant ainsi leur absorption plus rapide. 9 L'augmentation de la mouillabilité des particules : L'amélioration de la mouillabilité des particules de PA est obtenue grâce au support utilisé (exemple : PEG, PVP) et contribue largement à l'amélioration de la solubilité. Les transporteurs peuvent influencer le profil de dissolution du PA par dissolution directe ou effet de co-solvant. De plus, des travaux ont montré l'intérêt de l'inclusion d'agents tensio-actifs pour renforcer l'importance de cette propriété (Ghebremeskel et al. , 2007). 9 La porosité élevée des particules : Les particules de PA dispersées dans un support sous forme de dispersions solides, se sont révélées avoir un degré de porosité élevé. L'augmentation de la porosité permet d'obtenir une libération rapide du PA améliorant sa biodisponibilité. L'augmentation de la porosité dépend aussi des propriétés du support : par exemple, des dispersions solides contenant des polymères linéaires produisent des particules plus grosses et plus poreuses que ceux contenant des polymères réticulés et, par conséquent, conduisent à un taux plus élevé de dissolution. 9 L'état amorphe du PA : Lorsque les PA peu solubles se trouvent à l'état amorphe, ils ont une solubilité apparente plus élevée. L'amélioration de la libération d'un PA peut généralement être réalisée en l'utilisant sous sa forme amorphe, parce qu'aucune énergie n'est nécessaire pour briser le réseau cristallin au cours du processus de dissolution. De nos jours, la recherche se concentre plutôt sur le développement de SD de 2ème génération, avec le PA sous forme amorphe, car elles offrent une solubilité accrue. En effet, le facteur permettant d'augmenter considérablement la dissolution d'un PA faiblement hydrosoluble est attribué à l'état amorphe du PA (Kim et al. , 2011). Ainsi, les SD amorphes, en augmentant la solubilité apparente et la vitesse de dissolution, peuvent générer des solutions très concentrées. Elles sont décrites comme des systèmes de libération de solution sursaturée (Brouwers et al. , 2008) qui permettront de rendre disponible une quantité importante de PA et d'améliorer ainsi leur biodisponibilité. Il s'agit d'un système dans lequel le PA sera présent à une concentration supérieure à sa solubilité. Le degré de saturation (S) est déterminé par la relation suivante : Avec Ceq Concentration de la solubilité à l'équilibre. Ainsi, lorsque S la solution est insaturée, S 0, la solution est saturée et S 1, la solution est dite sursaturée. Les SD peuvent générer des solutions sursaturées en particulier lorsque le PA est amorphe ou sous forme de molécules dispersées car la libération du PA sera uniquement dépendante de la dissolution du support hydrophile. 3. 1. 2 Procédés de fabrication des dispersions solides Trois méthodes de fabrication sont rencontrées pour la fabrication de SD (Sandhu H et al. , 2014) : 9 Méthode de fusion ; 9 Méthode des solvants ; 9 Association des méthodes de fusion et des solvants. 3. 1. 2. 1 Procédés de fabrication issus de la fusion La méthode de fusion a été proposée par Sekiguchi et Obi en 1964 pour la préparation de formes à libération rapide. Elle consiste à chauffer le PA et le support jusqu'à leur fusion. Le mélange fondu est alors refroidi et solidifié rapidement en effectuant une trempe pour maintenir l'état amorphe. Cette méthode est directe et donc plus économique. L'inconvénient est que beaucoup de substances, PA ou transporteurs, peuvent se décomposer ou s'évaporer au cours du procédé de fusion à haute température. Ce problème d'évaporation peut être évité si le mélange physique est chauffé dans un récipient fermé hermétiquement (Chiou and Riegelman, 1971). Plusieurs techniques impliquant la fusion sont utilisées pour la formation de dispersions solides (Keen et al. , 2013) : 9 L'atomisation du mélange fondu avant une congélation des gouttelettes ; 9 L'extrusion en phase chauffante ; 9 La fusion du mélange au-dessus du point eutectique suivie d'une trempe thermique ; 9 L'injection d'un mélange fondu sur un support par hot melt coating . 3. 1. 2. 2 Procédés de fabrication par voie liquide La méthode des solvants a été décrite pour la première fois par Tachibana and Nakamura en 1965 avec la solubilisation de -carotène et de PVP dans du chloroforme conduisant à l'obtention de dispersions solides. Cette technique est basée dans un premier temps sur la solubilisation du PA et du support dans un même solvant. L'évaporation du solvant conduira alors à la formation de particules solides. Différents procédés sont utilisés pour évaporer le solvant, tels que : 9 La nébulisation ; 9 La lyophilisation ; 9 La granulation en lit fluidisé/ film coating ; 9 Les technologies basées sur les fluides supercritiques. D'autres techniques sont utilisées par voie liquide telles que la co-précipitation et l'électrospinning. Le principal avantage des procédés utilisant la méthode des solvants est que ces derniers se font à des températures faibles. Ainsi les risques liés à la dégradation thermique du PA et du support seront évités. Cependant, ces méthodes présentent de nombreux inconvénients tels que la difficulté à éliminer totalement le solvant, l'éventuel effet négatif de la quantité supposée négligeable du solvant sur la stabilité chimique du médicament ou encore la sélection d'un solvant commun (Chiou and Riegelman, 1971). 3. 1. 2. 3 Procédés de fabrication associant les méthodes par fusion et voie liquide La combinaison des méthodes de fusion et d'évaporation de solvant consiste à dissoudre le PA dans un solvant approprié et de l'incorporer dans le mélange d'excipients fondu avant que le solvant ne soit extrait (Hallouard et al. , 2016). Cette méthode offre deux avantages : 9 La température est inférieure et le temps de mélange est plus court que dans le procédé par fusion ce qui protège le PA contre la dégradation thermique ; 9 Le support à l'état fondu est plus facilement dispersé et dissous dans le solvant par rapport à la méthode par voie liquide. Cette combinaison permet ainsi de réunir les avantages des deux procédés de fabrication. 3. 1. 3 Les polymères comme support des dispersions solides de 2ème génération Les polymères sont les supports utilisés pour la fabrication des SD de 2ème génération. Les propriétés qu'ils doivent remplir au mieux pour promouvoir les caractéristiques désirées du système sont décrites dans le Tableau 15 (Janssens and Van den Mooter, 2009). Tableau 15 : Propriétés idéales du support des dispersions solides. Sécurité Préparation Libération Stabilité 9 Méthode de fusion : Inerte Thermiquement stable et Soluble dans thermoplastique l'eau Tg élevée Généralement reconnu comme 9 Méthode des solvants : Propriétés de Donneur/accepteur sans danger soluble dans les solvants solubilisation et d'hydrogène (GRAS) organiques de stabilisation Le choix du polymère pour la formation de dispersions solides est essentiel car il peut engendrer et maintenir l'état amorphe du PA avec les avantages suivants (Démuth et al. , 2015) : 9 Amélioration de la dissolution du PA que ce soit en terme de rapidité et de quantité libérée par rapport à la forme cristalline car il n'y a pas de barrières d'énergie à surmonter ; 9 Augmentation de la surface spécifique des particules, qui selon l'équation de Nernst- Brunner/Noyes-Whitney, permet de promouvoir la dissolution ; 9 Augmentation de la mouillabilité du PA ; 9 Inhibition de la cristallisation du PA dans le tractus gastro-intestinal. En effet, l'utilisation d'un polymère approprié permettrait de maintenir la sursaturation du PA augmentant ainsi sa solubilité. De plus, la formation d'interactions chimiques ou physiques entre le polymère et les noyaux moléculaires ou les cristallites, permettrait d'inhiber la recristallisation (Six et al. , 2005). L'utilisation des polymères permet d'augmenter la durée de vie des formes amorphes en immobilisant et en isolant le PA amorphe dans son état vitreux. Les polymères protègent l'état amorphe du PA de plusieurs façons (Démuth et al. , 2015) : 9 Rôle de barrière physique ; 9 Augmentation de la Tg du mélange par vitrification ; 9 Formation d'interactions spécifique PA-polymère ; 9 Augmentation de l'énergie d'activation pour retarder la nucléation de l'état cristallin (Marsac et al. , 2006). Quelques exemples de polymères (naturel et synthétique) utilisés pour la fabrication des SD de 2ème génération sont répertoriés dans le Tableau 16. Tableau 16 : Polymères utilisés pour la fabrication des dispersions solides. Polymère Structure Références (Broman et al. , 2001 ; Polyvinylpyrrolidone (PVP) Marsac et al. , 2006 ; Chan et al. , 2015) (Li and Chiapetta, 2008 ; Polyéthylène Glycol (PEG) Meng et al. , 2015 ; Karavas et al. , 2007) Dérivés de la cellulose (Parikh et al. , 2015 ; (Hydroxypropylméthylcellulose, Kono et al. , 2008 ; Jang Hydroxypropylcellulose) and Kang, 2014) Polyacrylates et (Prasad et al. , 2014 ; Li and Chiapetta, 2008, polyméthacrylates Parikh et al. , 2015) 3. 1. 4 Caractérisations des dispersions solides L'analyse des formes galéniques contenant des SD est complexe du fait de l'hygroscopicité des matériaux amorphes tels que les polymères et de la présence de nombreux excipients dans la formule finale (Paudel et al. , 2014). Les caractérisations qualitatives et quantitatives des dispersions solides requièrent l'utilisation d'une large gamme de techniques d'analyses permettant de comprendre la mobilité moléculaire, la miscibilité, la séparation de phases, la cristallinité, le taux d'humidité résiduelle et les interactions moléculaires du système étudié. Les analyses répertoriées dans la Figure 23 permettent de caractériser les propriétés physicochimiques des dispersions solides (Paudel et al. , 2014 ; Guo et al. , 2013 ; Bugay, 2000 ; Baird and Taylor, 2012). La combinaison de plusieurs techniques d'analyses permet d'apporter une meilleure compréhension de ces systèmes. L'objectif principal de la caractérisation des SD amorphes est de détecter la présence de cristaux pouvant altérer la biodisponibilité du PA. Pour se faire, les techniques les plus couramment utilisées sont la calorimétrie différentielle à balayage (DSC), la diffraction des rayons X (DRX) et la microscopie polarisante. Ces techniques permettront ainsi de suivre l'émergence de cristaux pouvant apparatre lors de la fabrication ou de la conservation des SD amorphes. Cependant, il est aussi intéressant et important de déterminer les facteurs induisant la cristallisation dans le but de prévenir ce phénomène. Pour cela, les facteurs tels que les interactions présentes dans le système et la miscibilité entre les composants seront importants à caractériser afin d'identifier les compatibilités entre les différents constituants. Ainsi, les techniques spectroscopiques (FT-IR et Raman) permettront de mettre en évidence des interactions entre le support et le PA. La détermination de la miscibilité entre les composants sera permise par la caractérisation de la ou des température(s) de transition vitreuse des constituants par DSC ou DSC modulée. Enfin, des études de dissolution dans des milieux simulant les conditions physiologiques permettront de caractériser le mécanisme de libération du PA à partir des SD amorphes. Figure 23 : Techniques d'analyses utilisées pour la caractérisation des dispersions solides. 3. 1. 5 Mécanisme de libération du PA à partir des dispersions solides Les tests de dissolution sont utilisés pour prédire le profil de libération d'une formulation in vivo. Cependant, il est difficile d'établir une corrélation in vitro/in vivo car plusieurs processus complexes se déroulent simultanément lors de la dissolution. En effet, la dissolution du PA va être influencée par deux mécanismes : sa diffusion à travers le support et la libération contrôlée du support (Hallouard et al. , 2016). Ils se déroulent de façon simultanée mais dans des proportions différentes en fonction du système obtenu. La vitesse de dissolution du support influence la libération des SD amorphes. En effet, celle-ci peut être rapide entranant une libération massique du PA dans le milieu de dissolution (solution sursaturée). Mais le support hydrophile peut aussi mettre du temps à se désintégrer et, dans ce cas, deux mécanismes régissent la libération du PA : l'érosion de la matrice et sa dissolution lente. Dans le cas d'une dissolution lente, le phénomène de diffusion du PA est majoritaire. De plus, si le PA et le support sont bien dispersés dans la structure interne du système, la libération contrôlée du support via le phénomène de diffusion du PA à travers la matrice sera favorisé. Au contraire, si le PA et le support sont sous forme de particules séparées, l'érosion de la SD peut devenir le mécanisme prédominant dans la libération du PA. La diffusion du PA se déroule en deux étapes, la première est caractérisée par l'absorption de l'eau à la surface du support induisant la formation d'une couche de support ou de gel autour de la dispersion solide. La diffusion du PA va dépendre de la viscosité ou de l'épaisseur de la couche enrobant la SD. Le PA doit ensuite diffuser à travers cette couche. Cette étape sera influencée par la solubilité du PA, la taille des particules et l'état du polymorphe (amorphe ou cristallin). Ainsi, une fois que les SD sont en contact avec le milieu de dissolution, 3 scénarii sont observés (Baghel et al. ; 2016) (Figure 24) : 9 1er scénario : Les particules qui englobent le PA se solubilisent rapidement en une solution sursaturée suivie par la formation de nano-agrégats (amorphe et cristallin) de PA encore décorés par du polymère. 9 2ème scénario : Une libération partielle du PA et de la matrice se fait progressivement mais le PA non solubilisé reste à l'état amorphe. 9 3ème scénario : Le PA et la matrice sont libérés progressivement mais dans ce cas, le PA tend à cristalliser en raison de sa plastification sous l'effet de l'eau. Figure 24 : Profil de dissolution des dispersions de solides. (Schéma adapté de Baghel et al. ). Globalement, le profil de libération général pour les SD est appelé Spring and parachute . Dans un premier temps, le PA est dissous en même temps que la matrice de polymère produisant une solution sursaturée (spring). Ensuite, la concentration en PA subit un déclin (parachute) dans le milieu de dissolution en raison de son absorption ou de sa précipitation (3ème scénario). La concentration du PA libéré dans le milieu de dissolution dépendra de la solubilité du PA à l'état amorphe et cristallin. Cette solubilité dépend de plusieurs paramètres tels que la vitesse de cristallisation du PA, les interactions PA-polymère et le ratio PA- polymère. Ainsi, le profil de libération du PA sous forme SD dépend de la capacité du polymère à maintenir la sursaturation du milieu sans que les particules ne précipitent afin que le PA ait le temps d'être absorbé. 3. 1. 6 Stabilité La formation de dispersions solides pour l'amélioration de la solubilité des molécules peu hydrosolubles est une stratégie pertinente et une approche attractive. Cependant, maintenir ces systèmes stables est un véritable challenge (Figure 25). En effet, l'état amorphe est un état métastable qui tend à vouloir se réorganiser spontanément en cristaux pour atteindre l'état cristallin plus stable thermodynamiquement. La cristallisation est favorisée thermodynamiquement car l'enthalpie libre de Gibbs est plus élevée pour les systèmes amorphes que cristallins lorsque la température est inférieure à la température de fusion. Ainsi, cet état vitreux tend à vouloir retrouver un état ayant une enthalpie et une entropie plus faibles. La différence d'enthalpie libre de Gibbs (G(T) entre un liquide en surfusion et un état cristallin est donnée par l'équation de Gibbs : G(T) H(T) TS(T) Avec H Enthalpie ; S Entropie ; T Température. La cristallisation peut se produire lors de la fabrication, le stockage et la dissolution des dispersions solides amorphes. Deux principaux facteurs jouent un rôle important dans la cristallisation : la température et l'humidité. En effet, d'après l'équation de Gibbs, la température a un effet direct sur l'enthalpie libre : quand T augmente, G diminue conduisant ainsi à une réorganisation plus stable du système sous forme de cristaux. Mais la température peut également avoir une influence sur la mobilité moléculaire. La mobilité moléculaire est un phénomène cinétique caractérisé par les mouvements rotationnels et transitionnels des molécules (Kou and Zhou, 2014). La mobilité moléculaire détermine la stabilité et la réactivité des matériaux amorphes. En effet, la séparation des phases et la cristallisation comprennent la diffusion et la nucléation, qui exigent tous deux une mobilité moléculaire suffisante (Kou and Zhou, 2014 ; Janssens and Van den Mooter, 2009 ; Baghel et al. , 2016 ; Baird and Taylor, 2012). La mobilité moléculaire est principalement influencée par : 9 La température : Lorsque la température est supérieure à la température de transition vitreuse, une relaxation structurelle est observée conduisant rapidement à une séparation de phase et une augmentation du potentiel de cristallisation. De plus, l'augmentation de la température de la matrice PA-polymère peut réduire le degré d'interactions entre les deux composants affectant les liaisons hydrogènes. Une perte des interactions diminue la miscibilité des composants contribuant ainsi à la recristallisation. 9 L'humidité ou la présence d'eau lors de la fabrication et la conservation : Les solides amorphes peuvent interagir avec l'eau par deux mécanismes, l'adsorption et l'absorption. Or, l'eau a un effet plastifiant sur les dispersions solides conduisant à une diminution de la Tg du système et donc à une augmentation du risque de recristallisation. De plus, l'effet plastifiant entrane une diminution des forces mécaniques, de la viscosité et augmente la mobilité moléculaire favorisant la recristallisation. Afin de conserver l'état amorphe, il est donc nécessaire d'éviter d'augmenter la mobilité moléculaire du PA. Figure 25 : Cristallisation des dispersions solides (Janssens and Van den Mooter, 2009). Aujourd'hui, plusieurs facteurs contribuent à l'observation d'une instabilité des dispersions solides amorphes lors de leur développement (Janssens and Van den Mooter, 2009) : 9 Un manque de matrise des propriétés physicochimiques du PA, du support, des autres excipients et des interactions entre ces différents composés ; 9 Un manque de technologies fiables pour la prédiction de la stabilité de la formulation amorphe avec une quantité limitée d'échantillons ; 9 Des difficultés de transposition d'échelles du procédé de fabrication. Le manque de matrise de la stabilité des SD amorphes explique le peu de spécialités médicamenteuses contenant ce type de système malgré les avantages qu'elles peuvent offrir. 3. 1. 7 Conclusion La formulation d'un PA, insoluble ou peu soluble en milieu aqueux, sous forme de SD amorphes permet d'améliorer ses propriétés de dissolution. En effet, selon la méthode de fabrication et le support utilisés, le PA va subir différentes modifications (diminution de la taille des particules, passage d'un état cristallin à un état amorphe, etc) conduisant à une amélioration de la vitesse et du taux de dissolution du PA. Les SD amorphes représentent une approche attractive pour améliorer considérablement la dissolution d'une molécule peu soluble dans l'idée d'améliorer sa biodisponibilité. Cependant, la difficulté à maintenir et prévoir la stabilité de ces systèmes, tant lors de la fabrication et le stockage que lors de la libération du PA, est un facteur limitant dans le développement de formes galéniques composées de SD amorphes. Une 3ème génération de dispersions solides a donc vu le jour pour pallier les limites des SD de 2ème génération. Les dispersions solides de 3ème génération sont des SD amorphes dans lesquelles un additif supplémentaire va être ajouté pour augmenter les performances biopharmaceutiques du système sursaturé. Les additifs utilisés peuvent être : des polymères de nature différente, des tensioactifs, des auto-émulsifiants ou encore des agents de complexation (Hallouard et al. , 2016). Par exemple, le développement de systèmes ternaires composés de deux polymères hydrophiles (Prasad et al. , 2014) montre que l'association PVP K90/Eudragit E100 améliore la stabilité et la dissolution de l'indométacine (IND) par rapport aux systèmes binaires IND/PVP K90 et IND/Eudragit E100 par effet synergique. La dissolution pourra être accrue par l'ajout d'agents émulsifiants (ex. acide cholique) dans le système car ils permettront d'améliorer la mouillabilité du PA (Kim et al. , 2011). Ou encore par l'incorporation d'acides organiques (acide citrique, acide fumarique) dans un système PA-Polymère permettant d'augmenter le taux de dissolution (Tran et al. , 2010). En effet, l'utilisation d'acides organiques dans la formulation va fournir un environnement favorable à la formation de liaisons hydrogènes entre le PA et le polymère et à l'obtention d'une structure amorphe. Une autre approche semble intéressante pour stabiliser les SD : l'incorporation d'agent d'inclusion/complexation tels que les cyclodextrines (CD). En effet, en formant une barrière chimique autour des molécules de PA, les CD permettraient de prévenir l'agglomération des du PA dans la formulation et sa précipitation lors de la dissolution (Brouswers et al. , 2009). De plus, les CD améliorent la dissolution de PA peu hydrosolubles (Loftsson and Brewster, 1996 ; Liu and Guo, 2001). Ainsi, l'ajout de CD dans les DS pourrait accrotre la dissolution du PA par effet synergique. Dans la partie suivante, les caractéristiques des CD, le mécanisme de complexation et leurs intérêts dans le domaine de la formulation de médicaments seront développés afin de justifier l'intérêt de mettre au point un système ternaire PA-Polymère-CD. 3. 2 Les cyclodextrines 3. 2. 1 Structure des complexes d'inclusion et application dans le domaine pharmaceutique Les cyclodextrines (CD) ont été découvertes par hasard en 1891 par Villiers lors d'une expérience o ce dernier souhaitait réduire des dextrines par l'action d'une bactérie appelée Bacillus amylobacter. Au début du XXème siècle, Shardinger isole la bactérie responsable de la fabrication des CD et découvre plusieurs types de CD sans en connatre la structure. C'est en 1935 que leur structure est enfin définie (Kurkov and Loftsson, 2013). Il existe un nombre important de revues pertinentes sur les cyclodextrines et leurs particularités (Loftsson and Brewster, 1996 ; Davis and Brewster, 2004 ; Brewster and Loftsson, 2007 ; Loftsson and Duchêne, 2007 ; Carrier et al. , 2007 ; Ostero-espinar et al. , 2010 ; Loftsson and Brewster, 2010 ; Loftsson and Brewster, 2011 ; Loftsson and Brewster, 2012 ; Kurkov and Loftsson, 2013 ; Mura, 2014 ; Mura, 2015 ; Jambhekar and Breen, 2016). Les CD sont des oligosaccharides macrocycliques composés respectivement de 6, 7 ou 8 unités glycosidiques pour l'-CD, la -CD et la -CD. Ces CD natives sont caractérisées par une structure de cône tronquée avec une cavité de nature hydrophobe et une surface hydrophile (Figure 26). Les fonctions hydroxyle de ces molécules sont orientées vers l'extérieur du cône alors que la cavité centrale est bordée par les carbones du squelette et les ponts osidiques des résidus de glucose leur conférant un caractère lipophile. En raison de sa forme et sa structure moléculaire, la cyclodextrine présente la capacité unique de piéger une molécule hôte à l'intérieur de sa cavité et d'agir comme un récipient moléculaire. Les CD peuvent interagir avec des molécules de taille appropriée formant alors des complexes d'inclusion. Figure 26 : Représentations chimique (a) et toroïdale (b) d'une cyclodextrine. 3. 2. 2 Les cyclodextrines et leurs dérivés Il existe trois types de CD naturelles : , , , selon le nombre de groupements glycosidiques constituant la molécule et qui leur confère un diamètre de cavité plus ou moins large (Figure 27). -CD -CD -CD Figure 27 : Structure moléculaire de l', , -CD. Les caractéristiques des CD naturelles sont données dans le Tableau 17. La solubilité des CD naturelles est limitée du fait de la présence de liaisons intermoléculaires fortes à l'état cristallin. Cela est particulièrement vrai pour la -CD constituée d'un plus grand nombre de groupements hydroxyles capables de former un réseau intermoléculaire entre les liaisons hydrogènes des hydroxyles secondaires (Davis and Brewster, 2004). Tableau 17 : Caractéristiques des cyclodextrines naturelles. Poids Solubilité dans Nombre d'unités Diamètre de la moléculaire l'eau à 25C glycosidiques cavité () (Da) (mg/ml) -CD 6 972 4. 7-5. 3 145 -CD 7 1135 6. 0-6. 5 18. 5 -CD 8 1297 7. 5-8. 3 232 Afin d'améliorer la solubilité des CD naturelles, la substitution chimique par des groupements méthyles (éthérification) ou autres sur les fonctions hydroxyles en position 2, 3 et 6 vont permettre d'obtenir des CD modifiées beaucoup plus solubles dans l'eau. L'amélioration de la solubilité des CD s'explique par la diminution des liaisons hydrogène intermoléculaires et l'état cristallin des CD modifiées. En effet, la substitution des hydroxyles se fait de façon aléatoire entranant la formation de composés isomériques caractérisés par une structure amorphe. Par exemple, la solubilité de l'hydroxypropyl-CD (HP-CD) est supérieure à 600 mg/ml ou encore l'hydroxypropyl-CD (HP-CD) présente une solubilité supérieure à 500mg/ml. 3. 2. 3 Applications et utilisations des CD naturelles et modifiées dans le domaine pharmaceutique Le statut réglementaire des CD est toujours en évolution. L'- et la -CD possèdent des monographies dans les Pharmacopées Américaine (USP/NF), Européenne (Ph. Eur. ) et Japonaise (JPC) ; la -CD est uniquement référencée dans le JPC et sera bientôt intégrée dans la Pharmacopée Américaine. Concernant les CD modifiées, seule l'HP-CD est listée dans les Pharmacopées Américaine et Européenne (Jambhekar and Breen, 2016 ; Jansook and Loftsson, 2009). Kurkov and Loftsson ont montré la répartition des types de CD utilisés parmi 30 produits commercialisés. La -CD est majoritairement employée (54, 8%) malgré sa faible solubilité, du fait de son bas prix. Les cyclodextrines modifiées (HP-CD, HP-CD, Sulfobutylether-CD, Randomly methylated-CD) grâce à leur haute solubilité dans l'eau, représentent 1/3 des produits présents sur le marché (Kurkov and Loftsson, 2013). Les complexes d'inclusion fabriqués à partir de CD représentent un fort intérêt dans le domaine pharmaceutique ; en effet, ils offrent plusieurs avantages (Jambhekar and Breen, 2016) : 9 Augmenter la dissolution des molécules faiblement hydrosolubles pour améliorer leur biodisponibilité ; 9 Masquer les caractères organoleptiques désagréables (goût) d'un PA (Sohi and Sultana, 2004) ; 9 Protéger le PA des dégradations thermiques, oxydatives et de la lumière. Ainsi, les CD sont présentes sur le marché à travers de nombreuses formes galéniques : comprimé, gélule, suspension, solution, spray nasal, suppositoire ; car elles offrent des intérêts particuliers pour améliorer l'efficacité des traitements administrés par différentes voies (Brewster and Loftsson , 2010 ; Brewster and Loftsson, 2011) : 9 Voie dermique et transdermique : Les CD présentent un intérêt pour optimiser l'administration cutanée d'un PA, que ce soit pour une application locale ou systémique, en améliorant la perméation du PA à travers la barrière cutanée (Vega et al. , 2013 ; Loftsson et al. , 2007) ; 9 Voie ophtalmique : L'utilisation des CD dans les préparations ophtalmiques permettrait de promouvoir la biodisponibilité des PA en améliorant leur solubilité en milieu aqueux et leur perméabilité pour augmenter la diffusion à travers la barrière de la couche cornée ophtalmique (Zhang et al. , 2016 ; Loftsson and Jrvinen, 1999). Leur utilisation permet aussi d'éviter les suspensions ophtalmiques, particulièrement irritantes. 9 Voie nasale, buccale, rectale et pulmonaire : La formulation de complexes CD-PA permettrait d'améliorer la diffusion des molécules à travers le mucus. En effet, la complexation, en modifiant les propriétés physico-chimiques du PA, faciliterait la répartition du PA à l'extérieur de la muqueuse et tout en permettant ainsi d'améliorer sa perméabilité à travers les membranes (Dufour et al. , 2015). 9 Voie orale : Les intérêts d'utiliser des CD pour l'administration de médicaments par voie orale sont multiples. En effet, les complexes présentent l'avantage de pouvoir améliorer la biodisponibilité du PA en augmentant sa solubilité et sa vitesse de dissolution. Mais il a également été montré que les CD pouvaient améliorer la stabilité du PA tant lors de la formulation et du stockage que lors de son passage dans le tractus gastro-intestinal. Enfin, les CD peuvent aussi permettre de masquer le goût du PA améliorant ainsi sa palatabilité (Szejtli and Szente, 2005). De plus, les CD sont aussi utilisées dans les systèmes dispersés tels que les émulsions, les systèmes micro et nano particulaires, les liposomes mais elles peuvent aussi être développées comme des systèmes auto-assemblés (Ostero-Espinar et al. , 2010 ; Davis and Brewster, 2004 ; Vyas et al. , 2008). Ainsi, des complexes CD-PA sont intégrés dans des liposomes pour cumuler les avantages de chaque système ; à savoir, amélioration de la solubilité grâce aux CD et ciblage du site d'intérêt à l'aide des liposomes. Ou encore, l'incorporation de CD dans la formulation de nanoparticules permettrait d'augmenter la capacité d'encapsulation (Huarte et al. , 2016). Du fait de leurs multiples propriétés, les CD sont très utilisées dans les formes galéniques présentent sur le marché et font l'objet de nombreuses recherches pour le développement des nouvelles formes pharmaceutiques. 3. 2. 4 Complexation 3. 2. 4. 1 Mécanisme de complexation Les CD sont constituées d'une enveloppe hydrophile et d'une cavité hydrophobe permettant d'accueillir tout ou une partie d'une molécule hydrophobe formant ainsi un complexe d'inclusion. La complexation est fortement influencée par la structure de la CD choisie et les propriétés physicochimiques du PA mis en jeu. Le facteur stérique est important car l'inclusion va dépendre de la taille relative de la cavité par rapport à la taille de la molécule invitée. En effet, si la molécule est trop grosse par rapport à la taille de la cavité, celle-ci ne pourra pas s'introduire dans la cavité ; à l'inverse si la molécule est trop petite, les interactions avec la CD seront trop faibles pour que le complexe puisse se former. De plus, la complexation est permise grâce aux interactions qui s'établissent entre les CD et le PA (interactions électrostatiques, Van der Waals, hydrophobes, liaisons hydrogène) et par une augmentation de l'entropie du système causée par la désolvatation de la cavité (Liu and Guo, 2001). Ainsi, en interagissant avec les molécules faiblement hydrosolubles, les CD améliorent leur solubilité apparente. En effet, durant la complexation, aucune liaison covalente n'est formée ou cassée, et les complexes en solution sont rapidement dissociés. En solution, un équilibre s'établit alors entre des molécules complexées et des molécules libres : O n molécules de PA interagissent avec m molécules de CD pour former un complexe ayant un ratio m : n. Cet équilibre est régi par la constante de stabilité (Km : n) qui est caractérisée par l'équation suivante : Km : n permettra alors de comparer l'affinité de la molécule avec différentes cyclodextrines. Pour déterminer la valeur de la constante de stabilité d'un système CD-PA et la stœchiométrie à laquelle l'équilibre est atteint, la méthode de solubilité des phases décrites par Higuchi et Connors est utilisée (Higuchi and Connors, 1965). Elle consiste à tracer l'évolution de la solubilité apparente de la molécule peu soluble en présence d'une concentration en cyclodextrine croissante. Plusieurs diagrammes de phase de solubilité peuvent alors être observés (Figure 28) (Brewster and Loftsson, 2007) : 9 Le type A est généralement caractérisé par une augmentation de la solubilité apparente du PA en fonction de la concentration en cyclodextrine. Il peut être ensuite de type A L lorsque la solubilité augmente linéairement en fonction de la concentration en CD ou de type AP et AN lorsque la droite de solubilité dévie respectivement de manière positive ou négative à partir d'une certaine concentration. 9 Le type B regroupant deux profils Bs et Bi ; Bs o la solubilité apparente augmente dans un premier temps en fonction de la concentration en CD, suivie d'un plateau montrant que l'augmentation en CD n'a plus d'effet sur la solubilisation du PA, puis une phase de diminution de la solubilité indiquant la précipitation des complexes. Pour Bi, le plateau est directement atteint sans gain de solubilité et suivi de la perte de solubilité. Figure 28 : Représentation graphique des profils de phase illustrant l'évolution de la solubilité en fonction de la concentration en cyclodextrine (Adapté de Loftsson and Brewster). Cette méthode permet de décrire la façon dont la concentration en PA évolue sous l'effet des CD sans pouvoir expliquer de quelle façon la solubilité est améliorée. En effet, les cyclodextrines peuvent aussi former des complexes de non inclusion et des agrégats conduisant à la formation de système de type micellaire pouvant être à l'origine d'une augmentation de la solubilité (Loftsson and Brewster, 1996). 3. 2. 4. 2 Amélioration de la complexation Dans le domaine pharmaceutique, il va être important d'utiliser le moins de cyclodextrines possible car la quantité d'excipients dans une formulation galénique est limitée (Jambhekar and Breen, 2016). De plus, pour obtenir une amélioration optimale de la biodisponibilité d'un PA, il est recommandé de déterminer la quantité minimum de CD suffisante pour produire l'effet souhaité sans avoir de CD en excès (Loftsson and Brewster, 2012). De ce fait, il est intéressant de déterminer l'efficacité de complexation (EC) définit par la relation suivante : Avec S0 solubilité apparente du PA et Km : n constante de stabilité. Pour augmenter l'EC, plusieurs stratégies ont été décrites visant toutes à augmenter la solubilité du PA (Kurokov and Loftsson, 2013 ; Loftsson and Brewter, 2012 ; Jambhekar and Breen, 2016) : 9 L'ionisation d'un PA faiblement hydrosoluble va permettre d'augmenter sa solubilité apparente (S0) et donc d'améliorer l'efficacité de complexation ; 9 La formation de sel de PA acide ou basique. Plus le sel formé sera soluble plus la complexation sera améliorée ; 9 La formation de système ternaire est une stratégie intéressante pour améliorer l'efficacité de complexation. Ces systèmes sont constitués de trois entités, dont le PA et les CD, auxquels est ajouté un 3ème composé d'origine variable. Le composé le plus utilisé étant les polymères hydrophiles qui permettront de diminuer la cristallinité du PA et donc d'augmenter sa solubilité. L'incorporation d'un acide ou d'une base organique est aussi utilisée lorsque le PA est sous forme ionisé car les forces électrostatiques jouent un rôle important dans la complexation. 3. 2. 5 Caractérisations des complexes L'étude de la complexation se fait en solution pour déterminer : i) la constante de stabilité ; ii) la stœchiométrie optimale en vue d'obtenir des complexes CD-PA et iii) caractériser le type de complexe. Pour se faire, la méthode Higuchi-Connors est utilisée (Cf partie 3. 2. 4. 1 Mécanisme de complexation) pour établir le profil de solubilité. La quantité de PA solubilisé en présence des CD sera alors quantifiée par UV-Vis, en utilisant un spectromètre UV-Vis après avoir vérifié que les CD n'absorbaient et n'interféraient pas avec le spectre d'absorption du PA (Mady et al. , 2010 ; Di Cagno et al. , 2014). Par ailleurs, une technique de séparation telle que l'HPLC munie d'un détecteur UV-Vis, pourra être employée pour plus de précision et reproductibilité (Jug et al. , 2013 ; Mura, 2014). La formation de complexes d'inclusion en solution peut être étudiée par la mise en évidence d'interactions entre le PA et les CD. Plusieurs techniques chimiques et physiques peuvent être utilisées pour caractériser les complexes en solution telles que les techniques spectroscopiques et électro-analytiques (Mady et al. , 2010, Mura 2014). La résonnance magnétique nucléaire (RMN), est considérée comme l'une des techniques d'analyse les plus utiles pour étudier les interactions entre les CD et les molécules de PA. En effet, les spectres RMN permettent l'élucidation de la structure du complexe en solution, en fournissant des informations spécifiques sur l'orientation de la molécule hôte à l'intérieur de la cavité (Mady et al. , 2010 ; Jug et al. , 2013). Tandis que les autres techniques (UV-Vis, dichroïsme circulaire, émission de fluorescence) ne peuvent fournir que des informations indirectes sur la structure moléculaire des complexes d'inclusion (Mura, 2014). Les complexes d'inclusion peuvent aussi se trouver à l'état solide. Les complexes à l'état solide peuvent être obtenus de trois méthodes différentes : 9 Méthode à l'état solide grâce au broyage du PA en présence des CD ; 9 Méthode semi-solide dite de pétrissage du mélange physique PA-CD en présence d'un solvant organique ; 9 Méthode en solution suivi d'une technique d'évaporation du solvant telle que la coacervation/précipitation, le spray-drying ou encore la lyophilisation. Pour vérifier la formation de complexes d'inclusion à l'état solide, des techniques de caractérisation du solide sont employées (DRX, DSC, ATG, ) en association avec des techniques spectroscopiques. La procédure générale à suivre lors de l'utilisation de ces techniques consiste à comparer systématiquement les propriétés des composants individuels, leur mélange physique et les hypothétiques complexes formés. Le but étant de fournir des preuves de l'existence de différences entre les mélanges physiques et les complexes d'inclusion. Ainsi, les techniques spectroscopiques telles que la FT-IR (Bouchal et al. , 2014 ; Jambhekar et al. , 2004) et le Raman vont permettre de mettre en évidence et identifier les interactions CD-molécule hôte afin de déterminer la structure des complexes secs (Mura, 2015). Ces interactions pourront être indirectement observées par les techniques d'analyses du solide. En DSC, par exemple, les changements tels que la réduction, l'élargissement, le déplacement du pic de fusion du PA, seront représentatifs de la perte de structure cristalline du PA. Le rapport entre l'enthalpie de fusion du PA dans le mélange par rapport à celle du PA pur peut donner une indication quant à l'intensité des interactions CD-PA dans les différents échantillons. Cette démarche pourra alors être utilisée pour déterminer le ratio correspondant au maximum d'interactions dans un échantillon (Mura, 2015). Ainsi, la disparition totale du pic de fusion du PA pure est souvent utilisée comme une preuve de l'insertion complète de la molécule invitée dans la/les CD. Généralement, ce résultat sera confirmé par des analyses DRX, avec la disparition des pics caractéristiques du PA pur dans le diffractogramme du complexe formé (Taupitz et al. , 2013). Les complexes d'inclusion peuvent donc être caractérisés en solution et à l'état solide. Des techniques appropriées permettront de détecter la présence d'interactions entre les molécules hôte et invitée et mettre en évidence les variations des propriétés chimiques et physiques du PA lors de sa complexation (Figure 29). Néanmoins, la combinaison de plusieurs techniques est essentielle pour assurer une bonne compréhension des complexes obtenus (Mura, 2014 ; Mura, 2015 ; Szente et al. , 2016). Figure 29 : Méthodes analytiques permettant la caractérisation des complexes à l'état solide ou en solution. 3. 2. 6 Dispersions solides de 3ème génération PA-Polymère-CD La structure 3D des cyclodextrines, caractérisée par une enveloppe hydrophile et une cavité hydrophobe, offre de nombreux intérêts dans la formulation de médicaments. En effet, pour des molécules avec une faible biodisponibilité, les cyclodextrines ont la capacité d'améliorer la dissolution de PA peu solubles, soit en les piégeant dans leur cavité, soit en formant des systèmes auto-assemblés. De plus, elles seraient en mesure d'améliorer la perméabilité de certains PA à travers différentes barrières physiologiques (Brewster and Loftsson, 2010 ; Brewster and Loftsson, 2011). Ces avantages peuvent être mis à profit dans les SD amorphes. En effet, promouvoir la solubilité du PA et le maintien de l'état des dispersions solides amorphes lors de la dissolution par l'ajout d'additif(s) peut être une approche pertinente. On parle ainsi de dispersions solides de 3ème génération. L'utilisation des cyclodextrines dans le développement de systèmes ternaires présente des perspectives intéressantes pour l'amélioration de la solubilité et de la stabilité des dispersions solides. En effet, les cyclodextrines sont utilisées comme agent solubilisant grâce à la formation de : 9 Complexes d'inclusion pour piéger le PA ; 9 Agrégats par la formation de complexes de non inclusion ; 9 Systèmes micellaires. Ainsi, l'incorporation de CD pourra augmenter la solubilité d'un système de dispersions solides binaire par effet synergique. Par exemple, Fatmi et al. (2015), ont étudiés l'amélioration du taux de dissolution de la camptothécine (CPT) dans trois systèmes : Complexes CPT/CD, dispersions solides de CPT dans une matrice de PEG 6000 et système ternaire CPT/CD/PEG 6000. Ils montrent alors que le taux de libération de la CPT pure ne dépasse pas 20% après 2h de dissolution en milieu gastrique et qu'avec les différents systèmes, le taux de libération obtenu était respectivement de 76%, 70% et 85% pour les complexes CPT/CD, la dispersion solide et le système ternaire. De plus, les CD peuvent être utilisées comme des inhibiteurs de la précipitation du PA dans le cas des solutions sursaturées, par différents mécanismes (Brouwers et al. , 2009) : 9 L'augmentation de la solubilité du PA va diminuer le degré de saturation et entraner une altération de la cinétique de précipitation en formant une solution métastable ; 9 La formation d'interactions avec le PA en solution par la formation de liaisons hydrogène ; 9 L'inhibition de la nucléation et du grossissement du cristal par l'augmentation de la solvatation des molécules de PA dissoutes ; 9 Les CD peuvent être considérées comme des matériels kosmotropes capables d'améliorer la structure cohésive de l'eau et de ce fait augmenter la stabilité des solutions sursaturées. Ainsi, Brewster et al. (2008) montrent que la stabilité d'une solution sursaturée, lors de la dissolution du PA, peut être améliorée et maintenue par la sulfobutyether-cyclodextrine et la 2-hydroxypropyl-cyclodextrine. Les raisons pour lesquelles ces CD permettraient de promouvoir la sursaturation sont celles définies par Brouwers et al. (2009) et citées précédemment. Cependant, d'autres études (Dias et al. , 2003 ; Iervolino et al. , 2000) montrent que l'effet des CD sur les solutions sursaturées ne se ferait qu'au niveau de l'amélioration de la dissolution du PA. Les CD seraient moins efficace pour stabiliser les solutions sursaturées par rapport aux polymères, en particulier l'HPMC (Raghavan et al. , 2003). Enfin, une étude montre que la formation de complexes d'inclusion PA-CD avant sa dispersion dans une matrice de polymère hydrophile améliorerait la stabilité des dispersions solides en inhibant la cristallisation lors de la fabrication (Bouchal et al. , 2015). Ainsi, alors que le système binaire PA-polymère montrait toujours la présence de cristaux quelle que soit la quantité de PEG ajouté, le système ternaire, dans lequel étaient dispersés les complexes PA-CD était caractérisé par un état totalement amorphe. Ces études montrent que l'ajout d'agent de complexation dans une dispersion solide améliore les propriétés biopharmaceutiques en : 9 Augmentant la dissolution du PA ; 9 Maintenant la solution sursaturée lors de la libération du PA dans le milieu de dissolution ; 9 Inhibant la cristallisation du PA lors de la fabrication. 3. 3 Conclusion La mise au point de stratégies permettant l'amélioration de la dissolution des PA de classe II, très peu solubles en milieu aqueux, représente un enjeu majeur dans le domaine pharmaceutique. De nombreuses stratégies ont été mises en œuvre pour augmenter les propriétés de dissolution de ces molécules. Parmi elles, les SD offrent la possibilité d'augmenter considérablement la vitesse et le taux de dissolution des PA peu hydrosolubles. Selon la nature de l'état physique du PA et du support, l'amélioration de la dissolution sera permise par une réduction de la taille des particules et/ou une augmentation de la mouillabilité du PA et/ou une augmentation de la porosité des particules et/ou l'amorphisation du PA. Les SD amorphes permettent une libération très importante du PA, sous la forme d'une solution sursaturée. Cependant, la libération importante du PA peut rapidement être suivie de sa précipitation. En effet, l'état métastable dans lequel se trouve le PA tend à vouloir retrouver un état plus stable sous forme de cristaux insolubles en milieu aqueux. Maintenir cet état métastable est indispensable pour permettre l'absorption du PA et donc assurer une amélioration de la biodisponibilité. Pour cela, le choix du support est très important car il pourra permettre de stabiliser le PA au moyen d'interactions intermoléculaires ou encore par effet vitrifiant. Maintenir l'état métastable des SD amorphes lors de leur fabrication et de leur conservation est aussi un enjeu pour ses systèmes. Pour se faire, il est important de choisir des excipients miscibles entre eux et avec le PA. De plus, la formule devra être conçue de façon à garantir une faible mobilité moléculaire afin d'éviter l'agglomération du PA dispersé conduisant à la recristallisation. Afin de promouvoir les propriétés biopharmaceutiques des SD amorphes de 2ème génération, l'ajout d'un additif peut être envisagé. Les CD comme additif dans les SD, semblent offrir de bonnes perspectives car elles seront capables d'améliorer la solubilité par effet synergique en formant des complexes ou des systèmes micellaires avec le PA. Mais elles pourront aussi inhiber la recristallisation lors de la fabrication, la conservation et la dissolution en : 9 Diminuant le degré de saturation ; 9 Formant des interactions de types liaisons hydrogène avec le PA ; 9 Augmentant la solvatation des molécules de PA solubilisés ; 9 Améliorant la structure cohésive de l'eau et de ce fait augmentant la stabilité des solutions sursaturées (matériel kosmotrope). PARTIE EXPERIMENTALE 1 Introduction des travaux expérimentaux Le principal objectif de ce travail est la mise au point d'un ODF de tétrabénazine (TBZ) pour améliorer l'acceptabilité, la sécurité et l'efficacité d'un traitement pour la population pédiatrique. En effet, ce PA n'existe que sous la forme comprimé et fait partie des médicaments prioritaires pour lesquels le développement d'une forme galénique adaptée à la population pédiatrique est nécessaire. Dans cette partie, des informations relatives à la TBZ et son intérêt en pédiatrie sont données, mais aussi sur le choix des paramètres liés à la formulation (procédé de fabrication, choix des polymères et excipients) des ODF. 1. 1 La Tétrabénazine comme PA modèle La TBZ est un dérivé de la benzoquinolizine. Développée initialement dans les années 1950 comme traitement antipsychotique, la Tétrabénazine est aujourd'hui communément utilisée dans les traitements des troubles hyperkinésiques tels que la chorée de Huntington, l'hémiballisme, la chorée sénile, les dyskinésies tardives et le syndrome Gilles de La Tourette (Swope and Chen, 2012). Cette molécule possède un profil de tolérance acceptable et est indiquée pour les populations pédiatriques et adultes. 1. 1. 1 Propriétés physicochimiques de la Tétrabénazine La TBZ est une hexahydro-dimethoxy-benzoquinolizine dont les propriétés physicochimiques sont rassemblées dans la Figure 30. Il existe deux principales méthodes connues pour la synthèse de TBZ : la cyclisation des dérivés de tétrahydroisoquinoléine ou la condensation d'un dérivé de 3, 4-dihydro-isoquinoléine avec la -aminocétone (Yu et al. , 2010). La TBZ dispose de deux centres chiraux, et peut donc théoriquement exister sous quatre formes isomères. La structure moléculaire suggère une réactivité modérée par le groupe amine tertiaire. Les problèmes associés à cette molécule sont multiples : faible solubilité dans l'eau, faible mouillabilité et sensible à l'hydrolyse, à la chaleur et à la lumière. Figure 30 : Fiche produit de la Tétrabénazine (Guay et al. , 2010). 1. 1. 2 Pharmacologie de la Tétrabénazine La Tétrabénazine agit par déplétion dopaminergique présynaptique en bloquant de façon réversible le transporteur des monoamines présent sur les vésicules synaptiques (VAMT2). Elle possède également la propriété de bloquer des récepteurs post-synaptiques à la dopamine. La forme commerciale disponible est le mélange racémique (SS, RR)-TBZ. Après son administration orale, elle est rapidement absorbée dans l'heure (absorption minimale de 75%) et la prise de nourriture n'affecte pas son absorption. Elle est ensuite rapidement distribuée au cerveau et on la retrouve préférentiellement dans le striatum. Cependant, sa biodisponibilité est très faible (5%), cela est dû à sa forte métabolisation lors de son premier passage hépatique. L'enzyme carbonyle réductase dans le foie est responsable de la formation de deux métabolites actifs majeurs : l'-dihydrotétrabénazine (-HTBZ) et la -dihydrotétrabénazine (-HTBZ). L'-HTBZ est ensuite métabolisée en 9-desméthyl- -DHTBZ, un métabolite mineur, par le cytochrome CYP2D6 (et CYP 1A2 en contribution). La -HTBZ quant à elle, est métabolisée en un métabolite circulant majeur, le 9-desméthyl-DHTBZ par le cytochrome CYP 2D6. Les métabolites sont ensuite éliminés à 75% par les reins et de 7 à 16% dans les matières fécales. La TBZ non métabolisée n'a pas été détectée dans les urines humaines. Enfin l'excrétion urinaire de l'-HTBZ et la -HTBZ compte pour moins de 10% de la dose administrée. Des études pharmacologiques in vivo ont montré que la TBZ et les HTBZ ont un profil pharmacologique identique et jouent un rôle égal dans l'effet biologique et donc dans l'efficacité clinique du médicament (Mehanna et al. , 2013). Roberts et al. , ont montré que les aires sous les courbes des métabolites actifs étaient pratiquement identiques après administration de la TBZ par voies orale et intraveineuse. De plus, ils rapportent que l'administration de la TBZ par une voie évitant l'effet de 1er passage hépatique pourrait entraner une disponibilité systémique plus élevée et plus constante (Roberts et al. , 1986). 1. 1. 3 La Tétrabénazine chez l'enfant Chez l'enfant, des rapports d'utilisation de la TBZ ont été rapportés sur les pathologies suivantes : maladie de Huntington, chorée post-hypoxie, hyperkinésie post-encéphalique, syndrome Gilles de La Tourette, syndrome de Lesch-Nyhan et dystonie généralisée (Jain et al. , 2006). Chez l'adulte, dans le traitement de la maladie de Huntington ou de l'hémiballisme, la posologie moyenne utilisée est de 25 mg (1 comprimé) 2 à 3 fois par jour soit 50 à 75 mg/jour. Le schéma thérapeutique recommande une dose initiale de 12, 5 mg/jour pouvant être augmentée progressivement jusqu'à ce que les mouvements soient contrôlés, sans dépasser la dose maximale recommandée de 100 mg/jour (Yu et al. , 2010). Pour l'enfant, la posologie n'est pas codifiée, compte tenu du peu d'études pédiatriques. L'analyse de la littérature disponible, montre une grande variabilité de doses utilisées. Cependant, il est recommandé de débuter le traitement à 0, 5mg/kg/jour et d'augmenter progressivement par paliers de 0. 5 mg/kg par semaine en fonction de la tolérance de l'enfant jusqu'au contrôle total des mouvements. La dose peut être augmentée jusqu'à 4-5 mg/kg/jour sans dépasser 150-200 mg/jour (Guay et al. , 2010). Ce médicament orphelin ne dispose pas de formulation pédiatrique. En dépit de son efficacité dans la réduction des troubles du mouvement résistant au traitement à d'autres médicaments, les rapports d'utilisation chez l'enfant restent limités. De plus, les doses élevées administrées pour traiter la chorée chez l'enfant ont été bien tolérées (Jain et al. , 2006). Il est nécessaire d'utiliser des formes posologiques appropriées pour cette population pédiatrique et/ou un dispositif d'administration adapté aux symptômes liés à ces pathologies. La TBZ fait partie des médicaments prioritaires pour lesquels le développement d'une forme galénique adaptée à la pédiatrie est nécessaire (EMA/98717/2012). Récemment, elle a fait l'objet d'une validation d'un Plan d'Investigation Pédiatrique (EMA/138220/2015) sous la forme d'une suspension solide (Annexe 1). 1. 2 Choix des films orodispersibles En 2008, des experts de l'OMS (WHO, 2008) ont publié un rapport dans lequel ils recommandaient l'utilisation de formes orales solides souples pour la population pédiatriques, telles que les formes orodispersibles ou des formules à reconstituer pour obtenir des préparations orales liquides. Les films orodispersibles (ODF) ont été choisis pour une administration adaptée de la TBZ à la population pédiatrique. Ils font partie de ces nouvelles formes galéniques améliorant la compliance aux traitements médicamenteux. Ils sont constitués d'une matrice de polymère hydrophile dans laquelle un ou plusieurs principes actifs sont dissous ou dispersés. Une fois le film déposé sur la langue ou dans la cavité buccale, la matrice va se désagréger libérant ainsi le PA pour une action locale (Heinemann et al. , 2013) ou systémique. L'intérêt majeur des ODF est leur capacité de dissolution dans la cavité orale. En effet, ils pourront être ingérés facilement sans eau améliorant ainsi la compliance des populations présentant des difficultés à avaler. De plus, la désintégration rapide du film et la disponibilité immédiate du PA lorsque celui-ci est à l'état dissous dans la matrice, permettraient d'améliorer la biodisponibilité du médicament (Bala et al. , 2013 ; Dixit et al. , 2009). Le cahier des charges que nous nous sommes fixés pour la conception d'ODF pour la population pédiatrique présente les caractéristiques suivantes : 9 Minimum d'excipients à risque pour les enfants. Ainsi, le choix de ne pas utiliser de solvant organique pour la préparation des films a été fait ; 9 Quantité de TBZ de 12, 5 mg/film ; 9 Temps de désintégration totale de l'ODF minute ; 9 Teneur en eau ; 9 Facile à manipuler (flexible, résistant). 1. 2. 1 Procédé de fabrication La méthode de coulée/évaporation de solvant a été choisie pour la fabrication des ODF (Figure 31). Elle consiste à mélanger les excipients et le PA dans un solvant commun pouvant être aqueux, organique ou un mélange (co-solvant). Une fois homogénéisé, le mélange est coulé sur une surface plane (bote de Petri, surface en téflon). Après évaporation du solvant (sous hotte, sous vide, en étuve), il se forme un film qui pourra être découpé à la taille souhaitée. Cette technique est très employée (Cilurzo et al. , 2008 ; Sayed et al. , 2013 ; Xu et al. , 2014 ; Kianfar et al. , 2012 ; Shimoda et al. , 2009 ; Zhao et al. , 2015) pour la formulation de films oraux du fait de sa facilité de mise en œuvre en laboratoire et de son faible coût. Après des essais avec différents supports de coulage (bote de Petri, PTFE) et méthodes de séchages (sous hotte, sous vide), les conditions de préparations suivantes ont été sélectionnées : gel coulé dans une bote de Petri et séchage sous hotte à température ambiante durant 20h. En effet, les films se décollaient bien des botes de Petri et celles-ci offraient de meilleures commodités (consommable, transportable). Le séchage sous vide ne permettait pas d'évaporer le solvant plus rapidement car, pour éviter les bulles, il fallait faire des paliers afin de diminuer la pression progressivement. Le séchage à l'étuve ne convenait pas à notre système du fait de la sensibilité du PA à la chaleur. Figure 31 : Schéma du procédé de fabrication solvant coulé/évaporation . 1. 2. 2 Pré-formulation Afin d'assurer une répartition homogène de la TBZ dans l'ODF, nous avons fait le choix d'intégrer le PA en solution dans le gel de polymère. En effet, Mira et al. (2013), montrent que lorsque le PA est à l'état cristallin, la répartition est hétérogène et entrane une mauvaise uniformité de teneur en PA dans le médicament. De plus, solubiliser le PA éviterait l'apparition d'agrégats cristallin lors de l'évaporation du solvant (Hemrans et al. , 2014). Enfin, la présence du PA à l'état cristallin entrane la formation d'un film rugueux et plus cassant (Kianfar et al. , 2012). Comme nous l'avons dit précédemment, la TBZ est très peu soluble en milieu aqueux hormis à pH acide. Nous avions donc le choix de solubiliser la TBZ soit dans un solvant organique tel que l'éthanol soit dans de l'eau acidifiée. L'acide citrique a été préféré car il peut avoir d'autre rôle dans la formulation notamment celui de contribuer à l'amélioration de la palatabilité de la préparation mais aussi d'agir comme un plastifiant (Dixit et al. , 2009). L'étude de solubilité a montré que pour 1 mole de TBZ, il fallait introduire 1, 5 mole d'acide citrique. En se basant sur les données de la littérature (Arya et al. , 2010 ; Bala et al. , 2013), la base de formulation des ODF est la suivante (Tableau 18) : Tableau 18 : Compositions des ODF. Ingrédient Teneur (%m/m) Principe actif 5-30 Polymère matriciel 40-50 Plastifiant 0-20 Désintégrant 0-10 Autres (édulcorant, Arôme) 0-20 La sélection des supports et la mise au point des formulations finales ont été faites selon la démarche suivante : 1) Fabrication de films blancs (sans PA) et caractérisations macroscopiques. Le film se décolle-t-il bien du support ? Est-il collant ? Flexible ? Cassant ? Homogène ? Se désintègre-t-il en moins d'une minute ? La teneur en eau est-elle inférieure à 10% ? Sélection des polymères hydrophiles répondant au mieux à ces critères pour les ODF blancs. 2) Incorporation de la quantité nécessaire en TBZ et caractérisations. Le film se décolle-t-il bien du support ? Est-il collant ? Flexible ? Cassant ? Homogène ? Se désintègre-t-il en moins d'une minute ? La teneur en eau est-elle inférieure à 10% ? Quelle est la charge finale en TBZ retrouvée dans les films ? Sélection des polymères hydrophiles répondant au mieux à ces critères en présence de TBZ. 3) Incorporation d'excipients pour améliorer la formulation avec TBZ et caractérisations. Le film se décolle-t-il bien du support ? Est-il collant ? Flexible ? Cassant ? Homogène ? Se désintègre-t-il en moins d'une minute ? La teneur en eau est-elle inférieure à 10% ? Sélection des polymères hydrophiles et autres adjuvants (plastifiants, désintégrants) répondant au mieux à ces critères en présence de TBZ. Les 5 critères considérés pour sélectionner les films sont : 9 La teneur en eau (Hr) : elle représente la quantité d'eau non liée à une substance. Hr a été déterminé par analyse thermogravimétrique (ATG) (Cf 1. 3 Publication, ODF moisture content). 9 La friabilité : cette propriété a été déterminée en écrasant le film dans le creux de la main et en observant si celui-ci s'effrite. 9 La résistance à l'élongation : cette propriété a été déterminée en tirant manuellement le film à ses extrémités. 9 La résistance au pliage : cette propriété a été déterminée par le nombre de fois o le film peut être plié sans casser (Cf 2. 2 Publication- Mechanical and morphological investigation). 9 Le temps désintégration : il correspond au temps au bout duquel le film est totalement désintégré (Cf 2. 2 Publication- ODF Disintegration time). Un système de score (Tableau 19) a été établi pour caractériser les propriétés des films sélectionnés afin de les représenter sur un graphique de type radar (Figure 32). Tableau 19 : Description des scores attribués aux propriétés des ODF. Score 1 2 3 Hr(%) >10 5< Hr< 10 Friabilité Friable Peu friable Non Friable Résistance à l'élongation Pas Résistant Résistant Très Résistant Résistance au pliage 1-5 5-50 >50 Temps de désintégration >2 minutes 1minute minute 1. 2. 3 Choix des polymères matriciels Plusieurs polymères hydrophiles ont été testés seuls : Pullulan (PUL), HydroxyPropylMethylCellulose (HPMC E15), Gélatine, PVP K90, HydroxyEthylCellulose (HEC), Hydroxypropyl amidon modifié (Lycoat RS720) ; et en association : Pectine/Carraghénane, Gélatine/Pectine, Gélatine/Gomme arabique, Gélatine/ Carraghénane. D'après le cahier des charges, 5 films ont été sélectionnés, dont un constitué d'une association de polymères, en fonction de leur caractéristique morphologique, leur temps de désintégration et leur taux d'humidité résiduelle (Hr). Les films blancs choisis étaient à base d'HPMC, de PVP K90, d'HEC, de PUL et d'une association Gélatine/Pectine avec un ratio massique de (2 : 1, 5). Cette association, déjà décrite pour un usage alimentaire, présentait une bonne résistance mécanique du fait de la présence d'interactions électrostatiques entre la gélatine (munie de charge positive) et la pectine (munie de charge négative) (Liu et al. , 2007). a. Hr Temps de désintégration 1 Résistance à l'élongation 0 HPMC PVP K90 PUL HEC Résistance au pliage Friabilité b. Hr Temps de désintégration 1 Résistance à l'élongation 0 HPMC TBZ PVPk90 TBZ Pul TBZ HEC TBZ Résistance au pliage Friabilité Figure 32 : Caractérisations des ODF blancs (a) et contenant la TBZ (b). Lors de la 2ème étape, qui consiste à ajouter la quantité nécessaire de TBZ, le film composé de l'association de gélatine/pectine ne se décollait plus, il a donc été écarté. Les ODF composés d'un seul type de polymère (HPMC E15, HEC, PUL, PVP K90) ont tous été sélectionnés. L'amélioration des propriétés de ces films était néanmoins nécessaire. En effet, l'ajout de la TBZ dans les matrices les a rendus plus cassants et moins flexibles (Figure 32). Ainsi, pour les ODF à base d'HPMC, de PVP K90 et de PUL, un plastifiant a été incorporé. De plus, les films à base d'HPMC et HEC ont un temps de désintégration de 1 minute, ainsi, pour l'améliorer, un agent de désintégration a été ajouté. 1. 2. 4 Choix des autres adjuvants La nature, le nombre et la quantité d'excipients pour les formes pédiatriques doivent être bien considérés. Ainsi, nous avons choisi d'en ajouter un minimum. Dans un premier temps, le glycérol a été choisi comme plastifiant et a été incorporé à différentes concentrations par rapport à la masse du film : 5, 10, 15 % dans les ODF à base d'HPMC, PVP K90 et PUL. L'amélioration de la flexibilité et de la tenue des films a bien été observée en fonction de la quantité de glycérol ajouté, sans pour autant dépasser la valeur critique en humidité résiduelle (Figure 33). En effet, le glycérol est hygroscopique et le risque était de dépasser les 10% d'Hr dans les films. La concentration maximale (15%) en glycérol a été retenue pour chaque film, car c'est celle qui apportait la meilleure tenue et souplesse (Figure 34). 6, 00 5, 00 4, 00 Hr(%) 3, 00 HMPC PVP 2, 00 PUL 1, 00 0, 00 0% GLY 5% GLY 10% GLY 15% GLY Quantité de glycérol (%) Figure 33 : Taux d'humidité résiduelle (Hr) des ODF en fonction de la quantité de glycérol ajouté. Hr Temps de désintégration 1 Résistance à l'élongation HPMC TBZ 15% GLY PVPk90 TBZ 15% GLY Résistance au pliage Friabilité PUL TBZ GLY 15% Figure 34 : Propriétés des ODF après incorporation de 15% de glycérol. Enfin, différents agents de désintégration ont été testés : Mannitol Flash, Crospovidone, Croscarmellose sodique. Ils ont été incorporés au gel à une concentration de 8% par rapport à la masse sèche totale de la formulation. Le problème rencontré avec ces trois agents de désintégration a été leur présence sous forme cristalline (Figure 35) qui impactait sur les propriétés mécaniques des ODF. En effet, ils sont devenus plus cassants et friables (Kianfar et al. , 2012). De plus, l'augmentation de la vitesse de désintégration des ODF n'était pas flagrante. L'incorporation d'un polyol type sorbitol a donc été envisagée. En effet, des études ont montré que les polyols avaient un effet sur la vitesse de désintégration des comprimés orodispersibles (Bolhuis et al. , 2009). Une légère amélioration de la vitesse de désintégration des ODF a été observée en présence de sorbitol (T 50 secondes) sans affecter les propriétés mécaniques du fait de l'absence de sorbitol sous forme cristalline dans les films (Figure 36). Figure 35 : Images obtenues en microscopie polarisante de l'ODF à base d'HPMC avec différents agents de désintégration (Mannitol Flash, Corscarmellose, Crospovidone) et remplissage (sorbitol). Ces essais préliminaires de formulation nous ont donc permis de sélectionner 4 formulations pour le développement d'ODF pour l'administration orale de la TBZ chez l'enfant, que sont les formulations à base : d'HydroxyPropylMethylCellulose (HPMC-ODF), de PolyVinylPyrrolidone K90 (PVP-ODF), de Pullulan (PUL-ODF) et d'HydroxyEthylCellulose (HEC-ODF). La composition finale de ces formules est donnée dans Table 1 (Cf. paragraphe 2. 2 Publication). Ces ODF sont facilement maniables et transportables, présentent un taux d'humidité résiduelle inférieur à 10% et un temps de désintégration inférieur à 1 minute. Leurs caractéristiques sont résumées sur le graphique radar en Figure 36. Hr Temps de 1 Résistance à désintégration l'élongation HPMC-ODF PVP-ODF PUL-ODF HEC-ODF Résistance au pliage Friabilité Figure 36 : Propriétés finales des ODF selon la nature de polymère matriciel utilisé. Ces ODF vont faire l'objet d'analyses plus poussées permettant de caractériser leurs propriétés physico-chimiques, mécaniques et biopharmaceutiques afin d'étudier la faisabilité et la stabilité d'une telle formulation pour l'administration de la TBZ aux enfants. Décrite dans la partie suivante, cette étude a abouti à la publication d'un article dans Journal of Pharmacy and Pharmacology en 2016 (Annexe 2). La mise en évidence de la TBZ à l'état amorphe dans les ODF, ainsi que l'évolution de cet état au cours du temps selon la nature du polymère utilisé, nous a menés vers une nouvelle étude présentée en chapitre 3. Elle consiste à caractériser les ODF comme des dispersions solides amorphes dans le but d'une part de déterminer le rôle des constituants principaux de la formulation ; et d'autre part, expliquer l'évolution des ODF selon la nature des polymères utilisés. Cette étude est présentée sous forme d'un article scientifique soumis dans International Journal of Pharmaceutics actuellement en cours de révision. Enfin, dans le dernier chapitre de la partie expérimentale, l'incorporation de la TBZ dans des cyclodextrines est réalisée dans le but d'améliorer la stabilité de la formulation et les propriétés organoleptiques des ODF. 2 Formulation de films orodispersibles pour la population pédiatrique Etude de faisabilité et de stabilité pour la Tétrabénazine. 2. 1 Résumé de la publication Comme nous l'avons vu précédemment, la Tétrabénazine est un PA pour lequel aucune forme galénique n'avait été développée pour la population pédiatrique lors du lancement de cette étude en 2013. Récemment elle a fait l'objet d'un PPI. Les films orodispersibles, présentant de nombreux avantages, ont été choisis pour administrer ce PA. Après avoir testé plusieurs polymères hydrophiles comme base de nos films, 4 candidats présentant des résultats encourageants, et connus pour être de bons agents filmogènes, ont été retenus (Bala et al. , 2013 ; Dixit et al. , 2009) : l'HPMC, la PVP K90, le PUL et l'HEC. Lors des études prélimaires les formulations ont été optimisées en ajoutant des excipients comme le glycérol, pour l'amélioration de la flexibilité des films à base d'HPMC, PVP et PUL ; et le sorbitol, pour augmenter la vitesse de désintégration des films à base d'HPMC et HEC. Une fois le choix des agents filmogènes et des adjuvants de formulation établi la caractérisation plus approfondie des ODF a pu être réalisée à différents niveaux : 9 Caractérisations morphologiques et mécaniques des films dans leur globalité afin de décrire leurs propriétés organoleptiques (homogénéité du film, coloration, sensation au toucher telle que la rugosité ou le collant), leur épaisseur, leur taux d'humidité résiduelle (Analyse Thermo-Gravimétrique-TGA), ainsi que la maniabilité des films en caractérisant leur flexibilité et leur résistance par la détermination du module d'Young (Analyse Mécanique Dynamique- DMA). 9 Caractérisations biopharmaceutiques, regroupant l'uniformité de dosage en TBZ et le temps de désintégration des films et de dissolution du PA dans différents milieux (gastriques et salivaires). 9 Caractérisation de l'état du PA afin de définir si celui-ci est présent sous sa forme cristalline ou amorphe. La calorimétrie différentielle à balayage (DSC) a été utilisée pour observer la présence, ou non, du pic de fusion de la TBZ et la microscopie polarisante a été utilisé pour mettre en évidence la présence de cristaux dans les films. 9 Caractérisation des interactions entre le PA et les excipients à l'aide de la spectrométrie infra-rouge à transformée de fourrier (FT-IR). Ces caractérisations ont été effectuées pour chaque ODF (n 3), directement après leur fabrication et après 1, 3 et 6 mois de conservation à 40C, 75% HR. Cela permettra d'observer les différences obtenues entre les ODF afin de déterminer quel(s) polymère(s) est(sont) le(s) mieux adapté(s) pour la formulation de la TBZ mais aussi d'évaluer l'évolution des propriétés des films durant 6 mois de conservation (40 C et 75% HR). Résultats des caractérisations des ODF après fabrication (T 0). Après fabrication, les ODF obtenus sont homogènes, transparents et non collants. Le taux d'humidité résiduelle se situe entre 3, 1 et 6% selon les formulations et le temps de désintégration n'excède jamais 50 secondes. Cette désintégration rapide vise à améliorer la libération du PA pour promouvoir à la fois l'absorption buccale et l'absorption gastro- intestinale lorsque les résidus des ODF seront avalés. Cette désintégration rapide permet également d'assurer le confort et la commodité de l'administration (Sayed et al. , 2013 ; Cilurzo et al. , 2008). En terme de flexibilité, le classement établi (HPMC-HEC- PUL-PVP-ODF) montre que l'HPMC-ODF est le plus souple. Concernant la rigidité des films, les modules d'Young obtenus sont comparables aux valeurs données par la littérature (Qiao Jun Low et al. , 2013) et le classement des ODF, du plus rigide au moins rigide, est le suivant : HPMC-PUL-PVP-HEC-ODF. La quantité de PA dosée dans les ODF (4 cm2), par spectrophotométrie UV-visible, se situe entre 15, 0 et 16, 9 mg pour 100 mg d'ODF. Etant donné que, suivant le type de polymère, la masse des ODF varie entre 60 et 80mg, la quantité de TBZ fixée dans le cahier des charges (12, 5mg) est bien retrouvée. Dans le milieu gastrique (HCL 0, 1M, pH 1, 2), l'intégralité (100%) de la TBZ est libérée, qu'elle soit sous forme de PA pur en poudre ou d'ODF. Cette observation semble logique car la TBZ est soluble en milieu acide, mais cette expérience permet aussi de confirmer qu'aucune perte en PA n'est constatée lors de la fabrication des ODF. Concernant le profil de libération de la TBZ en milieu salivaire (pH 6, 8), une très nette augmentation de la dissolution du PA est observée lorsque celui-ci est intégré dans un ODF. En effet, après 2h, seulement 40% de la TBZ pure est dissoute dans le milieu salivaire, tandis que la TBZ formulée dans les ODF, quel que soit le polymère utilisé, présente un taux de libération d'environ 85%. Cette augmentation de la libération de la TBZ peut être expliquée par deux facteurs (de façon indépendante ou synergique) : 9 La présence des polymères hydrophiles qui permettent d'augmenter la mouillabilité des particules de PA (Cilurzo et al. , 2008) ; 9 L'état de cristallinité de la TBZ dans les ODF (Kianfar et al. , 2012). Ainsi, l'étude de l'état physique de la TBZ (DSC, microscopie polarisante) a montré qu'elle se trouvait à l'état amorphe dans les ODF et explique l'augmentation de sa vitesse de dissolution dans le milieu salivaire (Xu et al. , 2014). Enfin, des interactions entre la TBZ et les excipients ont été mises en évidence par FT-IR. La bande caractéristique de la fonction carbonyle de la TBZ est effectivement décalée vers des longueurs d'ondes plus faibles. Résultats des caractérisations des ODF en cours de stabilité à 1, 3 et 6 mois. Au temps initial, aucune différence majeure n'a été constatée entre les formulations, même si l'ODF à base d'HPMC semble le plus intéressant en terme de propriétés mécaniques. Au cours de cette étude de stabilité, la recristallisation de la TBZ a été observée dans les ODF à base de PVP dès 1 mois, et d'HEC après 3 mois de conservation. Les observations liées à la recristallisation sont les suivantes : 9 Opacification des ODF ; 9 Apparition du pic de fusion de la TBZ (DSC) ; 9 Apparition de cristaux (microscopie polarisante) ; 9 Diminution du taux de libération de la TBZ dans le milieu salivaire ; 9 Apparition de la bande correspondant aux (C 0) du carbonyle de la TBZ pure, témoignant de la perte des interactions entre le PA et les excipients. Dans les ODF à base d'HPMC et PUL, aucune de ces observations n'a été constatée témoignant du maintien de l'état amorphe de la TBZ et des propriétés initiales. Néanmoins, le jaunissement des ODF a été observé quelle que soit la matrice de polymère utilisée. Il peut être corrélé aux résultats obtenus par Bouerzg et al. , qui observaient ce jaunissement suite à une exposition intense de la TBZ à la lumière. Des expériences complémentaires en chromatographie liquide couplée à un spectre de masse (LC-MS), ont été conduites afin de détecter la présence de produits de dégradation (Cf partie 1. 4. Etude LC-MS). Dans cette étude, la caractérisation des propriétés physicochimiques, mécaniques, biopharmaceutiques de l'ODF, a été effectuée. La mise en évidence de la TBZ à l'état amorphe dans les films a permis d'expliquer l'augmentation de la vitesse de dissolution et du taux de libération du PA dans le milieu salivaire. En effet, les ODF peuvent ainsi être définis comme un système dans lequel le support polymère et le PA sont à l'état amorphe. Ces systèmes, appelés dispersions solides amorphes, sont utilisés pour améliorer la dissolution des PA faiblement hydrosolubles. Cependant, ils sont connus pour leur instabilité du fait de leur état métastable qui tend à se réorganiser vers un état plus stable sous forme de cristaux. C'est ce que l'on observe dans les ODF à base de PVP et HEC. L'ODF à base d'HPMC est le mieux adapté pour la formulation de la TBZ car il offre les meilleures propriétés mécaniques et reste stable après 6 mois de conservation. Cependant, les résultats amènent un certain nombre de questions : Quel est le rôle des polymères dans l'amélioration de la dissolution du PA ? Y-a-t'il une influence de l'acide citrique sur ces propriétés ? Pourquoi la TBZ reste stable dans les films à base d'HPMC et PUL et recristallise dans les ODF à base de PVP et HEC ? Pour tenter de répondre à ces questions, une étude plus approfondie basée sur la caractérisation de l'état de dispersions solides amorphes des ODF sera présentée dans le chapitre 3. 2. 2 Publication Article publié dans Journal of Pharmacy and Pharmacology : Senta-Los, Z. , Bourgeois, S. , Paillet-Mattei, C. , Agusti, G. , Briançon, S. , Fessi, H. , 2016. Formulation of orodispersible films for pediatric therapy-investigation of feasibility and stability for tetrabenazine as drug model. Journal of Pharmacy and Pharmacology. doi : 10. 1111/jphp. 12627. FORMULATION OF ORODISPERSIBLE FILMS FOR PEDIATRIC THERAPY-INVESTIGATION OF FEASIBILITY AND STABILITY FOR TETRABENAZINE AS DRUG MODEL Z. Senta-Loysa, S. Bourgeois a, b, C. Pailler-Mattei b, c, S. Briancon a, b, H. Fessi a, b Université de Lyon, Université Lyon 1, Laboratoire d'Automatique et de Génie des Procédés (LAGEP), UMR CNRS 5007, F-69622, Villeurbanne, France Université de Lyon, Université Lyon 1, ISPB-Faculté de Pharmacie, F-69008, Lyon, France Université de Lyon, Ecole Centrale de Lyon, Laboratoire de Tribologie et Dynamique des Systèmes, UMR CNRS 5513, F-69134, Ecully, France ABSTRACT Objectives Orodispersible films (ODF) were formulated to facilitate Tetrabenazine (TBZ) administration to pediatric population for the treatment of hyperkinetic movement disorders. Methods ODF were obtained by solvent casting/evaporation method using 4 different polymers (HPMC, PVP, Pullulan and HEC). Physicochemical, mechanical and biopharmaceutical characterizations as well as API state in ODF by thermal analysis were investigated to define and compare formulations. ODF stability was also monitored during 6 months to follow evolution of properties. Key findings Analyses at T0 showed few differences between formulations : results of physicochemical and mechanical characterizations were almost similar for each formulation and TBZ appeared at the amorphous state in all cases. ODF delivery system allowed a major improvement of TBZ dissolution profile in buccal conditions compared to pure drug. However, after 3 and 6 months of stability, a TBZ recrystallization occurred for formulations based on PVP and HEC associated with a decrease of drug release in saliva conditions. Conclusions HPMC-ODF (F1) appeared as the best formulation. Indeed, physicochemical, mechanical and biopharmaceutical characteristic remained intact. In addition, TBZ remained in amorphous state during stability study. Key words : Pediatric medicine, Orodispersible film, Tetrabenazine, PVP, HPMC 1. INTRODUCTION Pediatric population is highly diverse since it ranges from newborn to adolescence. For years, problems due to drug administration for pediatric population were not considered [1]. However, nowadays development of pharmaceutical dosage forms for pediatric appears as a great challenge. Drug administration in pediatric population ( years) often requires to manipulate extemporaneously dosage forms for adult. Therefore, the Food and Drug Administration (FDA) undertook to establish the first guidelines, in December 1994, commonly referred as The Pediatric Rules [2]. These rules described the way to adjust medication for children and therefore to encourage pharmaceutical industries to develop dosage forms specific to pediatric population. Due to this awareness, in 2007, EMA publishes a legislative framework to ensure the safety of the pediatric population and promote the development of appropriate drugs. This document mainly concerns pediatric oral formulations with 17 types of formulation [1]. The choice of the most suitable form is made according to the age of the child, the physicochemical properties of the drug, taste and the amount of drug to be administered. Oral medicines are administered in different forms, among them are : suspension, syrup, chewable tablet, capsule and microcapsule, granule, and orodispersible formulation. 90% of pediatric formulations are the liquid forms because they are easier to swallow for children and easy to divide for adjusting the dose to weight of the child [3]. However, liquid oral forms are unstable and subject to high risk of contamination, and they require specific devices for administration. Therefore, the development of solid forms called ready-to-use presents a main interest for pediatric population. In this study, we focused on the design of orodispersible films (ODF) as an innovative dosage form suitable for pediatric population. ODF is one of the newest dosage forms that appeared on the market. This new form of drug administration offers advantages such as : no water needed for administration, enhanced pediatric population compliance (>6 years), possibility of local action, dose accuracy compared to syrup, control of manufacturing processes, easy to handle and easily portable [4, 5]. For the ODF preparation, the film casting/evaporation method is the most commonly used because it is simple to implement and does not require any particular device at the laboratory scale [6]. Two solvents of the film-forming polymers are widely used : water and ethanol or a mixture of both. Ethanol presents interest for faster drying but it has side effects on the pediatric population. Even more than adults, the use of non-toxic, non-irritating organic polymers formulations are essential for the pediatric population. Thus, biopolymers are widely preferred for the design of films such as polysaccharides or proteins. The polymers usually encountered are cellulose derivatives (hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) [7, 8], hydroxypropylcellulose (HPC) [9]. ), pullulan (PUL) [10], gelatin [11] and also synthetic polymers like polyvinylpyrrolidone (PVP) [12]. The choice of polymer is essential for the design of fast dissolving films ; they may be used alone or in combination [13, 14] to achieve the desired properties [15]. The robustness of the films depends on the choice of the polymer and the formulation process. Choice of excipients requires particular attention in pediatric formulations because they may have a different effect on the child development [16, 17]. Indeed, polyols can cause diarrhea and malabsorption, propylene glycol induces cardiovascular risk and respiratory problems [18]. The development of ODF for oral administration of Tetrabenazine (TBZ) to children was investigated. TBZ is a monoamine-depleting agent discovered in the 1950s and was approved for the treatment of neuroses and psychoses/schizophrenia. TBZ was initially investigated as a potentially more efficacious, better tolerated treatment for schizophrenia than reserpine in lower than 20 open-label [19] and comparative trials. It was subsequently approved for this indication. Moreover, TBZ is currently approved for its use in the treatment of a wide range of hyperkinetic movement disorders in several countries [20]. TBZ is available in unscored 12. 5mg tablets and scored 25mg tablets [21]. Nowadays, no form has been developed for the child and TBZ was administrated by crushing adult tablets. Incorporation of TBZ in ODF formulation would simplify drug administration. However, the development of dosage form of TBZ presents many limitations due to its poor water solubility, poor wettability and its high sensitivity to light, heat and moisture. The objective of this study was to develop and characterize an innovative drug delivery system for pediatric administration of TBZ based on TBZ-loaded ODF formulation with minimal and well-tolerated excipients for pediatric application, especially without organic solvent to avoid undesired hazards of residual solvents. As described in several studies, organic solvents were generally used for the formulation of ODF. In our study, aqueous solvent was preferred to ensure the safety of the pediatric population. ODF were formulated with various hydrophilic polymer matrices in which the API was included (HPMC, Hydroxyethylcellulose (HEC), Pullulan, PVP). To select the optimal formulation, several film characteristics were considered and followed during 6 months such as their physicochemical and mechanical properties, disintegration time, residual moisture content, TBZ content, the in vitro release of TBZ, TBZ state and the possible interactions between API and excipients. 2. MATERIALS AND METHODS 2. 1. Materials Four types of hydrophilic polymer were studied for ODF formulation : Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) Vivapharm E15 from JRS Pharma, Hydroxyethylcellulose (HEC) Natrosol 250 L and Povidone K90 (PVP K90) from Ashland and Pullulan (PUL) (Hayashibara Company) [15]. Glycerol and Sorbitol, respectively used as a plasticizer and disintegrant were purchased from Cooper (France). 2. 2. Methods 2. 2. 1. ODF preparation ODF were obtained by the casting/evaporation method. Firstly, the film-forming polymer and other excipients were dispersed under magnetic stirring to obtain a gel [6]. Then, TBZ was dissolved in deionized water with citric acid (1. 5 mole equivalent) and was incorporated in gel. The second step consisted of gel casting on a smooth surface (Petri dishes). Finally, the gel was dried to form a film. After drying, the film was removed from the holder and cut to obtain a surface area of 4 cm2. The composition of the films is given in Table 1. Sorbitol was added in some formulations (HPMC-ODF (F1) and HEC-ODF (F4) to enhance disintegration of ODF. Table 1 : Different formulations of ODF studied. Amount was expressed as a percentage of solid weight in films. FORMULATION POLYMER TBZ CITRIC GLYCEROL SORBITOL MATRIX (%) (%) ACID (%) (%) (%) HPMC-ODF (F1) 50 15 15 12 8 PVP-ODF (F2) 54. 35 16. 3 16. 3 13. 05 - PUL-ODF (F3) 54. 35 16. 3 16. 3 13. 05 - HEC-ODF (F4) 56. 8 17. 05 17. 05 - 9. 1 2. 2. 2. Physicochemical and mechanical properties Mechanical and morphological investigation In order to determine morphological and mechanical characteristics the following properties of ODF, were studied : homogeneity, color, transparency, surface aspect, thickness, folding endurance and elongation modulus. Properties such as homogeneity, color, transparency and surface of ODF were evaluated visually. The ODF surface was 22 cm2. The thickness was measured with a Digimatic Micrometer IP65 (Mitutoyo). The average thickness was obtained by taking three measurements on each sample (each formulation was reproduced three times). The folding resistance was expressed as the number of steps during which the film was folded without breaking [12]. Dynamic Mechanical Analysis (Metravib DMA 50) tests were performed on the four polymer film samples (HPMC-ODF (F1), PVP-ODF (F2), PUL-ODF (F3), HEC-ODF (F4) to estimate their Young's modulus, E. The samples dimensions were 20x30xe mm (e is the thickness of the sample). The thickness of each sample was measured before testing. The tests were carried out at constant temperature 25C for different frequencies (from 0. 1 to 30 Hz). ODF disintegration time Orodispersible films were placed in a beaker containing 20 mL of salivary medium at 37C. Simulated saliva was prepared using KH2PO4 (12 mM), NaCl (40 mM), CaCl2 (1. 5 mM) and pH was adjusted to 6. 8 using NaOH [22]. A vortex was created by magnetic stirring every 10s and the state of the film was noted. The disintegration time was defined as the time for the complete disintegration of the film [23]. ODF moisture content Moisture content (MC) of ODF was measured by thermogravimetric analysis (TGA) (TG 209 F1 ASC, Netzsch). Around 10 mg of ODF (9-11 mg) were placed in pans and heated from 25C to 150C, with a rate of 10C/min. Results were expressed as the mean value of 3 measurements for each sample. Drug content ODF (4cm2) was introduced into 150 mL of aqueous solution adjusted to pH 1. 3, under stirring. After 15 minutes (total film dissolution), sample was withdrawn, filtered through a 0. 45 m cellulose acetate membrane and the absorbance was measured by UV spectroscopy (UV-1601, UV Visible spectrometer, SHIMADZU) at 282 nm. Drug content was estimated from three batches of each formulation and expressed as mg of TBZ/ 100 mg of ODF. 2. 2. 3. In vitro drug release Drug release studies were performed in simulated media at pH 6. 8 and pH 1. 3 in order to follow the TBZ dissolution in mouth and stomach conditions since a part of the ODF will be swallowed by the patient. Composition of simulated saliva was defined previously. Artificial gastric media was prepared according to the European Pharmacopeia using 2g of NaCl, 80mL of HCl (1M) and distilled water until 1000 mL (European Pharmacopoeia 8th Edition). In vitro TBZ release studies were performed on 4 cm2 of ODF introduced in either 150 mL of simulated salivary medium (pH 6. 8) or 150 mL of simulated gastric medium (pH 1. 3) at 37C under magnetic at 200 rpm. Samples of 1 mL were withdrawn every 30 seconds during 5 minutes and after 15, 30, 60 and 120 minutes and substituted by 1 mL of dissolution medium [24]. Samples were filtered through a 0. 45 m cellulose acetate membrane (Millipore) and the TBZ concentration was measured by UV spectroscopy (UV-1601, UV Visible spectrometer, SHIMADZU) at 282 nm. Dissolution experiment was reproduced in triplicate for each formulation to determine release profile and cumulative percentage [23]. 2. 2. 4. API characterization in ODF Fourier infrared transform spectroscopy Attenuated total reflection (ATR)-FT-IR (IRPrestige-21, SHIMADZU) was used to highlighting interactions between TBZ and excipients. Measurements were performed on each initial compound and on each formulation of ODF. Samples were place on a crystal, pressed and spectra were recorded. Background was obtained using a fleshly cleaned crystal. Analyses were conducted in frequency range between 4000 cm-1 and 400 cm-1. Each analysis was repeated three times. Thermal analysis In order to characterize TBZ physical state in ODF, Modulated Differential Scanning Calorimetry (MDSC) was used. It was performed by DSC Q200 (TA instruments) equipped with a refrigerated cooling accessory (RCS90) and a data analyzer (Universal Analysis 2000, TA instruments). The equipment was calibrated with Indium. Inert atmosphere was maintained by nitrogen at a flow rate of 20 mL/min. An empty aluminum pan was used as reference. Samples (pure TBZ, physical mixture and TBZ-loaded in ODF) were modulated at 0. 2C every 60 s with heating rate of 5C/min. TBZ and ODF (9-11 mg) were placed in hermetically sealed aluminum pans and heated from 10 to 155C to characterize the physical state of API in ODF. Polarizing microscopy For highlight the presence of crystals in ODF, polarizing microscopy (Leica DMLM) was used. 2. 2. 5. Investigation of ODF stability ODF were stored in sealed aluminum strip and stability (ICH Q1-R2) was investigated at 40C ; 75% HR (accelerated storage conditions) during 6 months. Film samples of each formulation were withdrawn at 1, 3 and 6 months. Physicochemical and mechanical characterization, dissolution behavior, FT-IR spectra and thermal analyses were considered during this period to determine stability of ODF and TBZ. 2. 2. 6. Statistical analyses Statistical analyses were conducted using the R software (The R foundation) with a threshold of 5% corresponding to the alpha risk. As all data could not be normalized, a non-parametric Kruskal-Wallis test was performed. In order to determine significant differences (p between two parameters, a multiple comparison post hoc test (kruskalmc) was conducted. Statistical analyses were investigated on dissolution results between pure drug and each type of ODF and between ODF at T 0 in salivary and gastric media. In addition, tests were conducted on the drug release profile, in salivary and gastric media, for each ODF formulation during their storage (at 1, 3 and 6 months). Statistical analyses were also performed on drug content variation in ODF during stability studies. 3. RESULTS 3. 1. Physicochemical and mechanical properties ODF properties immediately after preparation, T 1 month, T 3 months and T 6 months of storage are presented in table 2. Analyses were conducted on ODF with a surface of 4 cm2 and a mass range from 60 to 80 mg. Concerning morphological characterization, at T0 all ODF were homogenous and transparent but an opacification can be observed after 1 month for PVP-ODF (F2) and 3 months for HEC-ODF (F4) (table 2). For every formulation, a yellowing more or less important was noted after 1 month of storage. ODF flexibility was determined by folding endurance and rigidity was measured by DMA. After preparation, HPMC-ODF presented a higher flexibility than PVP-based formulations. The flexibility of ODF formulations can be classified as follows : HPMC-ODF (F1)>HEC-ODF (F4)>PUL- ODF (F3)>PVP-ODF (F2). Concerning the film rigidity, HPMC-based formulations presented the highest rigidity and a classification of film rigidity can be suggested as follow : HPMC-ODF (F1)>PUL-ODF (F3) >PVP-ODF (F2) > HEC-ODF (F4). After 6 months of preservation, PUL-ODF (F3) became more brittle. Even if no significant differences can be observed, the moisture content values of PVP-based appeared slightly higher than others formulations. However these values never exceeded 7% (w/w) and no evolution during storage was noticed. For each formulation, the disintegration time was lower or equal to 50 seconds at T0 and remained quite similar during the 6 months except for HEC-ODF. Indeed, for HEC-ODF the disintegration time increased after 6 months of storage (60 sec). At T0, drug contents in ODF were quite similar, varying from 15. 0 to 16. 9 mg of TBZ for 100 mg of ODF. After 6 months, no drug loss was observed for HPMC-ODF (F1) and PUL-ODF (F3), but for PVP-ODF (F2) and HEC-ODF (F4), a 5% of drug content loss was estimated. Table 2 : Physicochemical characterizations of formulations at T0 and after T 1, 3 and 6 months of storage. MORPHOLOGICAL THICKNESS FOLDING YOUNG MOISTURE DISINTE- DRUG DESCRIPTION (M) ENDURANCE MODULUS CONTENT GRATION CONTENT (N 9) (N 3) (KPA) (% W/W) TIME MGTBZ/100 (N 3) (SEC) MGFILM (N 3) HPMC- Homogeneous, transparent, 1767. 5 >100 187. 519 3. 11. 1 45 15. 00. 15 ODF (F1) slightly yellow, both sides smooth F1 Homogeneous, transparent, - >100 - 4. 10. 5 40 15. 30. 2 T 1 slightly yellow, both sides MONTH smooth F1 Homogeneous, transparent, - >100 3. 60. 2 40 15. 00. 2 T 3 more yellow, both sides MONTHS smooth F1 - - >100 - 3. 10. 8 40 15. 10. 1 T 6 MONTHS PVP-ODF Homogeneous, transparent, 1224. 3 255 10619 5. 61. 15 35 16. 20. 1 (F2) colorless, both sides smooth F2 Not homogeneous, opaque - 473 - 7. 10. 2 35 16. 00. 2 T 1 areas, colorless, both sides MONTH smooth, more flexible F2 Homogeneous, opaque, - 585 6. 00. 4 35 15. 40. 3 T 3 slightly yellow, both sides MONTHS smooth, more flexible F2 - - 593 - 5. 70. 7 35 15. 50. 2 T 6 MONTHS PUL-ODF Homogeneous, transparent, 12411. 3 4610 13721 4. 50. 31 30 15. 90. 2 (F3) colorless, both sides smooth F3 Homogeneous, transparent, - 325 - 2. 70. 5 30 15. 90. 2 T 1 slightly yellow, both sides MONTH smooth F3 Homogeneous, transparent, - 346 4. 70. 05 30 15. 90. 2 T 3 slightly yellow, both sides MONTHS smooth F3 - - 315 - 5. 60. 9 30 16. 00. 13 T 6 MONTHS HEC-ODF Homogeneous, transparent, 1347. 2 885 7616 4. 11. 3 50 16. 90. 1 (F4) colorless, both sides smooth F4 Homogeneous, transparent, - 826 - 3. 80. 3 45 16. 90. 1 T 1 colorless, both sides MONTH smooth F4 Not homogeneous, opaque - 795 4. 40. 1 45 16. 90. 05 T 3 areas, slightly yellow, both MONTHS sides smooth F4 - - 793 - 4. 80. 2 60 16. 10. 2 T 6 MONTHS 3. 2. TBZ release profiles As shown in Figure 1(a), in the salivary medium, the pure TBZ had a slow dissolution profile with only 20% of the drug dissolved after 15 minutes. In the same conditions, the dissolution of TBZ-loaded in ODF was faster since approximately 85% of the total amount of TBZ was released during the first 5 minutes, regardless of formulations. Statistical study showed significant differences between pure drug and ODF drug release. In addition, significant differences were observed between PVP-ODF and PUL-ODF from 4 minutes of kinetic release. However, after 3 months of storage, the amount of TBZ released from PVP-ODF (F2) appears lower, with only 75% of TBZ dissolved at 5 minutes (Figure 1(b). For the PVP-ODF this same observation were made from 1 month (data not shown) and 6 months (Figure 1(c). However, no significant differences were observed for PVP-ODF at T 1, 3 and 6 months compared to T 0. During 6 months, dissolution behavior for HPMC and PUL-ODF remained similar and no significant differences were observed. A slight decrease of drug released was induced for HEC-ODF(F4) after 3 months of storage (Figure 1(b) without being significantly different compared to T 0, but this trend increased after 6 months with only 70% of TBZ released after 15 minutes (Figure 1(c). At this time, significant differences were observed compared to T 0. In the gastric medium (pH 1. 3), the dissolution of TBZ was instantaneous in both cases, free or formulated drug (Figure 1(d). No significant differences were observed between pure drug and ODF. Though, during stability studies, final amount of drug released declined. After 3 months, amount of drug released at 15 minutes decrease by 83% for PVP-ODF and from 6 months 51% for PVP-ODF and HEC-ODF (Figure1(c). These differences between T 0 and T 6 months for HEC-ODF were statistically significant. Figure 1 : Drug release profiles of the TBZ alone (pure drug) and the TBZ in ODF in salivary at T 0 (a), 3 months (b) and 6 months (c) and in gastric media at T 0 (d), 3 months (e), 6 months (f). 3. 3. API characterization in ODF FT-IR spectroscopy The characteristic peaks in FT-IR spectra of pure-TBZ, TBZ-CA mixture, PVP blank films and TBZ loaded PVP-ODF at T0 and after 3 months are shown in Figure 2. Peak assignements of FITR of TBZ-excipients physical mixtures and each ODF formulations are presented in Table 3. Figure 2 : FT-IR spectra of pure TBZ (a), TBZ-CA mixture (b), PVP blank film (c), TBZ-loaded in ODF composed of PVP at T0 (d) and T 3 months (e). As shown on Figure 2(a), pure TBZ FT-IR spectrum presented several characteristic peaks : i) at 1697 cm-1 and 1257 cm-1 corresponding to the stretching of carbonyl (C O), ii) at 1604, 1514 and 1462 cm-1 corresponding to the stretching of aromatics (C C), iii) at 1226 cm-1 corresponding to the stretching of amine (C-N) and, iv) at 1107 cm-1 corresponding to the stretching of ether function (C-O-C). Figure 2(b) showed the spectrum of the mixture obtained after solubilization of the TBZ and citric acid in water followed by drying. A merge of the carbonyl peaks present in the TBZ (1697 cm-1) and citric acid (1691 cm-1) in a more intense peak with a shift towards lower wavelengths (1714 cm-1) was observed. The peaks corresponding to other characteristic functions were not modified. For each type of ODF formulation, the presence of peaks characteristic of aromatic, ether and amine functions was observed (Table 3). Peaks corresponding to carbonyl function observed in the various mixture were retrieved in final formulations. After 1, 3 or 6 months storage, no major changes were observed except for PVP-ODF (F2) and HEC-ODF (F4). At T 3months carbonyl peaks of the PVP-ODF (F2) formulation were split (Figure 2(e), and at T 6 months, a shift of carbonyl peak was observed for HEC-ODF (F4). Table 3 : Peak positions of different function groups in the IR spectrum for TBZ, CA, mixture TBZ-CA, polymers used in the preparation of ODF and ODF at T0 and after T 1 month and T 3 months of storage. Coumpounds/ODF C O (cm-1) C C (cm-1) C-N (cm-1) C-O-C (cm-1) TBZ 1697 ; 1257 1605, 1514, 1462 1226 1107 CA 1691 - - - TBZ CA 1714 ; 1261 1612 ; 1518 ; 1465 1224 1113 HPMC Gly Sorb 1722 - - 1036 CA PVP k90 Gly CA 1718. 5 ; 1641 ; 1288 - 1207 - Pullulan Gly CA 1717 - - 1012 HEC Sorb CA 1722 - - 1050 ; 1022 HPMC-ODF (F1) 1726 ; 1261 1605, 1518, 1450 - 1105 ; 1047 F1 (3 months) 1726 ; 1263 1612 ; 1517 1226 1109 ; 1037 F1 (6 months) 1723 ; 1262 1610 ; 1520 ; 1410 1225 1039 PVP-ODF (F2) 1726 ; 1647 ; 1288 1649, 1514 1200 1114 1693, 5 ; 1651 ; 1285 ; F2 (3 months) 1514 ; 1462 1226 1107 1694 ; 1649 ; 1288 ; F2 (6 months) 1520 ; 1462 1206 1110 ; 1043 PUL ODF (F3) 1718 ; 1261 1598, 1518 1224 1111 ; 1016 F3 (3 month) 1722 ; 1261 1602 ; 1519 1226 1112 F3 (6 months) 1720 ; 1225 1610 ; 1520 1225 1112 ; 1023 HEC-ODF (F4) 1722 ; 1261 1612, 1518, 1457 1224 1112 ; 1026 F4 (3 month) 1722 ; 1261 1612 ; 1519 1226 1112 ; 1024 F4 (6 months) 1721, 1700 ; 1257 1610 ; 1514 1226 1107 ; 1010 Thermal analysis The DSC thermograms of pure TBZ, physical mixtures and TBZ-loaded in ODF are shown in Figure 3. Sharp melting peak of API can be observed at about 129C (Figure 3(a). No drug melting peak was observed in the thermograms of ODF formulations (Figure 3(c), (e), (g), (i), whereas thermograms of physical mixtures showed a distinct shift peak of TBZ (Figure 3b, d, f, h) towards lower temperatures, at about123C. Figure 3 : TBZ pure (a), physical mixtures TBZ/HPMC, TBZ/PVPK90, TBZ/Pullulan, TBZ/HEC (respectively b, d, f, h) and TBZ-loaded OF composed of HPMC, PVPK90, Pullulan and HEC(respectively c, e, g, i). After 6 months of stability, no melting peak of TBZ was observed for HPMC-ODF (F1) and PUL-ODF (F3). However, endothermic peak was present for PVP-ODF (F2) (Figure 4(b), (c), (d) at about 114C from 1 month and became more intense after 3 months. For HEC- ODF (F4), endothermic peak at 114C appeared after 6 months only (Figure 4(e). Figure 4 : TBZ pure (a), TBZ-loaded in OF composed of PVPK90 (F2) at T 1, 3, 6 months (b, c, d respectively) and TBZ-loaded in OF composed of HEC (F4) at T 6months (e). Polarizing microscopy By polarizing microscopy (Figure 5(a), no crystals were observed in ODF at T0 whatever the formulation. But, after 1 month, crystals appeared in PVP-ODF (F2) and grow with time up to occupy the entire surface of the film. For HEC-ODF (F4)(Figure 5(b), the drug started to recrystallize after 3 months while for HPMC-ODF (F1) and PUL-ODF (F3) no crystals were observed during all the stability study (Figure 5(b), (c). Figure 5 : Polarized light microscope images of F1 F2, F3 and F4 at T 0 (a) ; 3 months (b) and 6 months (c). 4. DISCUSSION Four formulations of ODF for pediatric administration of tetrabenazine were developed using 4 different film forming agents : HPMC, PVP K90, Pullulan and HEC. These polymers were chosen for their well-described ability to form thin and resistant films, their high hydrosolubility and their safety [4, 5]. After preparation, each film presented suitable morphological properties with a homogenous and transparent aspect. A slight yellowing was observed at T0 for HMPC formulation mainly due to the polymer coloration. During preformulation experiments, we observed that the addition of TBZ in the polymeric matrix increased the brittleness of HPMC, PVP and PUL-ODF (data not shown). However, the incorporation of a plasticizer like glycerol in these formulations has restored the mechanical properties allowing the manipulation of film without risk of breakage. These mechanical properties were characterized in this study by both the folding endurance evaluation and the Young's modulus quantification (table 2). The folding endurance gives an indication of the flexibility and so the brittleness of the film. HPMC-ODF appeared as the more flexible formulation since it was not broken after more than 100 foldings. PVP-ODF was the less flexible (around 46 foldings) despite the use of plasticizer. Rigidity and strength of each ODF formulation can be also compared by their Young's modulus. Young's modulus values obtained for ODF were closed to the values providing from the literature [25]. The four ODF formulations presented low values of Young's modulus (between 80 and 190 kPa) confirming their high flexibility. However, HPMC-ODF appeared as the strongest ODF. The same observations were described in the literature. Woertz et al. demonstrated that the maximum force and the tensile strength were higher for the HPMC films compared to HPC films, for example [26]. Moisture content and plasticizers could explain these Young's modulus values by improving the mobility of the polymer chains. Moreover, solid content in ODF could increase the Young's modulus values as described by Sievens-Figueroa et al [8]. In our case the highest value of Young's modulus was obtained for the HPMC-ODF which had the highest solid content. No loss of TBZ occurred during the fabrication process of ODF since as expected the average drug content in ODF was around 12. 5 mg/film of 4 cm, corresponding to a load of TBZ between 15. 0 and 16. 9 % (w/w) depending of ODF thickness. Biopharmaceutical trends of ODF were also considered in this study. Each ODF formulation was quickly disintegrated in saliva simulated conditions at 37C, with mean disintegration times lower than 50s. This rapid disintegration aimed to improve the release of the drug for both oromucosal absorption and further gastrointestinal absorption when ODF residues are swallowed. This rapid disintegration also ensures comfort and convenience of administration [23, 27]. In vitro drug release studies in salivary conditions, underlined the major effect of the ODF form on TBZ dissolution improvement. For the 4 formulations around 85% of TBZ was released after 5 minutes whereas only 10% of pure TBZ was dissolved and 38. 8 1. 2% after 1 hour. This slow dissolution of pure TBZ is due to its poor solubility at pH 6. 8. Statistical analyses showed significant differences between pure drug and ODF testifying enhancement of drug solubility in salivary medium. Moreover, significant differences between PVP-ODF and PUL-ODF indicated that drug release in PVP-ODF was significantly greater than PUL- ODF in terms of solubility enhancement. The incorporation of TBZ in polymeric matrix to form ODF led to a major improvement of drug dissolution properties and then to its better bioavailability in oromucosal environment. This improvement of dissolution properties of TBZ may be explained by the state of TBZ in ODF. Same observations were made by Cilurzo et al. and Kianfar et al. , who studied the dissolution profile of water insoluble drug incorporated in maltodextrins [27], carrageenan and poloxamer [28] ODF. They assumed that its improvement was mainly due to the hydrophilic nature of the polymeric matrix allowing an enhancement of the API wettability and also to the state of the API in the ODF. Drugs in ODF were either dispersed in the matrix or solubilized [26]. In our case, TBZ was previously solubilized in water with citric acid and then introduced in the polymer matrix. After drying, TBZ remained dissolved in the polymer matrix. This hypothesis was confirmed by polarized microscopy analyzes since no crystal was observed in the 4 film formulations. Same observations also derived from thermal analyses. Indeed, at T0, no melting peaks corresponding to API were observed on DSC thermograms for all ODF (Figure 3). TBZ in ODF was in amorphous state allowing the improvement of drug dissolution [29]. In addition, analysis of physical mixtures of the excipients with the API showed a distinct shift of the drug melting peak. This observation suggested interactions between TBZ and polymers [30]. Moreover FT-IR results at T0 confirmed this intermolecular interaction in ODF between excipients and TBZ since a shift of the carbonyl peak was observed (Figure 2). To summarize, at T0, only few differences were highlighted between properties of the various ODF. All the ODF were homogeneous, presented suitable mechanical properties for easily handling. Moreover, whatever the film forming polymer used, TBZ was in amorphous state in the ODF allowing an accelerated release of the API in a mimicking buccal environment. However, the formulation of ODF implies some challenges in term of polymeric films and API stability. Therefore, to provide elements for discriminating formulations, stability tests were carried out during 6 months in accelerated storage conditions (40C and 75% HR) according to the ICH guidelines. After 3 months of storage, the amount of TBZ-loaded in PVP-ODF decreased by 5% and the same trend was observed for HEC-ODF after 6 months. While these differences were not statistically significant, these slight decreases of the drug content was associated to an opacification of PVP- and HEC-ODF. For HPMC-ODF and PUL-ODF the TBZ content remained unchanged and no opacification was observed after 6 months. However, a slight yellowing of the films was observed for HMPC, PUL and HEC- ODF that could result from the occurrence of some impurities. However, this yellowing of TBZ was not necessarily associated to a loose of the drug amount as previously described by Bourezg et al. [31]. Some modifications of the TBZ dissolution behaviors at pH 6. 8 were also observed for PVP- and HEC-ODF during stability studies. After 3 months, a decrease of the TBZ amount released occurred for ODF-PVP with a mean of 75% of TBZ dissolved after 5 minutes compared to 87% for the newly prepared film, but this difference was not statistically significant. The decrease is more important with HEC-ODF after 6 months of storage since only 69% of the TBZ content was dissolved in 5 minutes. Indeed, significant differences was observed for HEC-ODF between T 0 and T 6 months, in salivary and gastric media, showing a slower release profile of TBZ after storage for this formulation. However no significant modifications of the TBZ release profile were observed for HMPC- and PUL-ODF after 6 months of storage. These major changes on PVP-ODF or HEC-ODF properties could be explained by the evolution of API state in the film. Indeed, thermal and microscopy polarizing analyses (Figures 3 and 4) demonstrated the emergence of crystals in films. In addition, FT-IR showed, after 3 months for PVP-ODF and 6 months for HEC-ODF, duplication of the peak corresponding to carbonyl. These two peaks corresponded to the carbonyl wavelength of both pure TBZ and polymer blank film. The apparition of these peaks reflected the loss of molecular interactions between drug and polymer that would promote molecular mobility, increasing drug-drug interactions and TBZ recrystallization. In the first place (at T0), TBZ was under an amorphous state in the four ODF formulations, probably subsequent to the formation of solid dispersions. This amorphous state led to the improvement of TBZ dissolution properties [32]. To maintain these biopharmaceutical properties the challenge is to inhibit drug crystallization in films. In the case of solid dispersions, the inhibition of the API recrystallization is mainly due to the strength of drug- polymer interactions predominant under drug-drug interactions [30]. However, for several reasons, high hygroscopy of the polymer, poor drug-polymer miscibility, API recrystallization often occurs. In our study TBZ recrystallization surprisingly occurred in PVP-ODF, despite many authors have suggested the use of PVP as a good polymer to inhibit drug crystallization [33, 34]. On the opposite, no TBZ recrystallization was observed in our study for HMPC- ODF. Meng et al. also observed a better stability of their model drug curcumin (CUR) in a HPMC-CUR system than in a PVP-CUR. They suggested that with HPMC, the polymer-drug interactions were strong enough to avoid drug-drug or polymer-polymer interactions and then subsequent recrystallization of the drug [32]. Besides the strength of polymer-drug interactions, the type of interactions, such as ionic or H-bond interactions, also affects the drug stability. Some authors described that the ability of polymers to form H-bond with drug, avoiding drug-drug dimerization, played a major role in the crystallization inhibition of the drug [35]. Meng et al. suggested that molecular interactions by H-bond, occurring between drug and polymer, can be correlated to the number of the potential hydrogen bond donors or receptors of the polymer and the drug. In our case, TBZ has 4 hydrogen bond receptors [32]. According to Meng et al. , PVP monomer has 1 hydrogen bond receptor and HPMC monomer has 5 hydrogen bond receptors and 1 hydrogen bond donor. Therefore, for PVP the number of potential functional group which might interact with TBZ is minor compared to HPMC. This might explain recrystallization of TBZ in PVP-ODF and its better stability in HMPC [32]. In addition, moisture increases the molecular mobility of the particles and promotes molecule rearrangement to form aggregates that will organize in crystals [30]. Moisture present during the manufacture and preservation induced phase separation in particular when the polymer is very hygroscopic and the API hydrophobic [30]. Rearrangement of API could be anticipated by study of miscibility and molecular interactions capacities [32]. Further investigations have to be performed in our case in order to investigate the formation of solid dispersions and their stability for each polymer formulations. 5. CONCLUSION In this study four formulations of ODF for children were developed with several polymer matrices. Evaluation of the ODF properties during 6 months allowed identifying optimal formulations based on the HMPC and Pullulan matrices (F1 and F3). Indeed, these ODF kept all characteristics obtained at T0 : physicochemical and mechanical aspect, dissolution behaviors in salivary and gastric media and amorphous state of the drug in films even after 6 months of storage. For others formulations with PVP and HEC, a TBZ recrystallization was observed after 3 or 6 months leading to a loss of the dissolution improvement effect of ODF. Maintain API in amorphous state in ODF represents a major challenge to ensure the stability of drug and ODF biopharmaceutical properties. REFERENCES 1. Strickley R et al. Pediatric Drugsa Review of Commercially Available Oral Formulations. J Pharm Sci. 2008 ; 97(5) : 173174. doi : 10. 1002/jps. 21101. 2. Food and Drug Administration, Specific Requirements on Content and Format of Labeling for Human Prescription Drugs ; Revision of `Pediatric Use' Subsection in the Labeling ; Final Rule. Federal Register Volume 59, Number 238, December 1994. 3. Ali A et al. 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Cette étude s'est appuyée sur une collaboration réalisée entre le LAGEP et l'EA 4446, laboratoire B2MC (Bioactive Molecules and Medicinal Chemistry). En effet, des travaux précédents entre ces 2 unités, portant sur l'étude de la stabilité de la TBZ en conditions de stress (photolytique, acido-basique, oxydatif, thermique) ont été réalisés et publiés (Bourezg et al. , 2014). Les résultats de cette étude ont montré que l'exposition intense à la lumière entranait le jaunissement de la TBZ en solution aqueuse. En plus du jaunissement, deux produits de dégradation ont été isolés et caractérisés par LC-MS : la DTBZ (1, 11b- dedihydrotetrabenazine) ayant un m/z 316, 2 et la TTBZ (1, 3, 4, 11b- detetrahydrotetrabenazine) ayant un m/z 314, 2. Dans une autre étude réalisée par ces deux équipes (données non communiquées), l'analyse de la TBZ solubilisée en milieu aqueux acide avait révélé l'apparition d'un composé de même masse molaire que la TBZ avec un temps de rétention plus important. La proportion de ce composé inconnu, que l'on appellera TBZ*, était de l'ordre de 15 à 20%. Dans cette partie, nous chercherons d'une part à observer la présence d'un composé avec un temps de rétention plus important et d'autre part, à suivre l'apparition des produits de dégradation au cours du temps. 2. 3. 1 Préparation des échantillons Afin d'extraire la TBZ présente dans les ODF, un film est découpé et pesé pour obtenir une masse d'environ 10mg. Ces 10mg de film sont placés dans un tube à hémolyse avec 2mL d'ACN. L'échantillon est agité à l'aide d'un vortex durant 1 minute à 3000 rpm. La solution est alors récupérée, diluée dans de l'ACN pour obtenir une concentration en TBZ de 0, 5 mg/mL et filtrée à l'aide d'une membrane filtrante en nylon de porosité 0. 22m (Millipore). 2. 3. 2 Méthode LC-MS La LC-MS est une technique d'analyse couplant une chromatographie en phase liquide à haute performance (HPLC) et un spectromètre de masse (MS). Grâce à cette technique, il sera possible de séparer et détecter les composants d'une solution (HPLC) mais aussi de déterminer la masse (m/z) des composés séparés (MS). L'analyse en chromatographie liquide a été effectuée grâce à une uHPLC (ultra High Performance Liquid Chromatography) Agilent 1920 Infinity (Agilent Technologies, USA). La méthode utilisée pour déterminer la masse du (ou des) composé(s) présent(s) dans les films a été mise au point par l'EA 4446. Les conditions d'analyse sont les mêmes que celles décrites par Bourezg et al. (Annexe 3). 2. 3. 3 Résultats et discussion 2. 3. 3. 1 Caractérisation de la TBZ dans les films orodispersibles Le Tableau 20 regroupe les résultats obtenus en LC-MS (spectrométrie de masse Secondary Ion Monitring-SIM) pour la TBZ pure solubilisée dans de l'ACN et la TBZ extraite des ODF. L'analyse de la TBZ pure solubilisée dans de l'ACN a montré la présence d'un seul pic à un temps de rétention d'environ 3 minutes (Figure 37a). Le spectre de la TBZ extraite des films directement après fabrication, a montré la présence de la TBZ* (Figure 37b), de même masse molaire que la TBZ commercialisée mais avec un temps de rétention plus important, dans des proportions de l'ordre de 14 à 17, 5%. Ces analyses confirment les résultats antérieurs obtenus dans un milieu aqueux acide. Figure 37 : Chromatogramme de la TBZ pure solubilisée dans ACN (a) et de la TBZ extraite de HPMC-ODF (b). Après 6 mois de conservation à 40C et 75%HR, une diminution de la TBZ* a été observée, dès 3 mois pour le film composé de PVP, et dès 6 mois pour le film composé d'HEC (Tableau 20). En parallèle, la quantité de TBZ crot. Ces résultats sont liés à la recristallisation de la TBZ observée précédemment. En effet, dans les films constitués de PVP et d'HEC l'émergence de cristaux avait été constatée. La diminution de la TBZ* montre que la TBZ sous sa forme initiale tend à se réorganiser dans ces matrices. Cela montre que ce composé formé en milieu acide n'est pas un produit de dégradation. Tableau 20 : Résultats LC-MS des pics de la TBZ contenue dans les films à T 0, T 3 mois et T 6 mois. Tr1 correspond à la TBZ (318, 2 [TBZ H] ) et Tr2 correspond à la TBZ* (m/z 318, 2). Echantillon Observation visuelle Tr1 MSD2 % Tr2 MSD2 % TBZ Limpide, sans couleur 3 100 - - Films à T 0, Tamb, extraction dans ACN (n 3) F1 Homogène, transparent, 3. 289 78. 40. 9 4. 417 17. 40. 3 légèrement jaune F2 Homogène, transparent, Sans 3. 269 83. 2 2. 3 4. 392 14. 2 2. 2 couleur F3 Homogène, transparent, Sans 3. 259 81. 20. 5 4. 482 17. 2 0. 3 couleur F4 Homogène, transparent, Sans 3. 267 82. 30. 9 4. 402 14. 60. 2 couleur Films à T 3mois, conservation à 40C, 75%HR F1 Homogène, transparent, 2. 887 74. 2 0. 7 3. 687 17. 2 0. 4 jaune F2 Homogène, opaque, 2. 885 91. 2 0. 6 3. 680 4. 4 0. 5 légèrement jaune F3 Homogène, transparent, 2. 857 79. 7 0. 3 3. 631 15. 7 0. 1 légèrement jaune F4 Non homogène, zone 2. 865 81. 0 0. 3 3. 640 14. 2 0. 3 opaque, légèrement jaune Films à T 6mois, conservation à 40C, 75%HR F1 Homogène, transparent, 3. 108 80. 1 0. 1 4. 126 16. 30. 1 jaune F2 Homogène, opaque, 3. 111 89. 5 0. 7 4. 128 6. 50. 6 légèrement jaune F3 Homogène, transparent, 3. 116 84. 3 0. 1 4. 135 14. 1 0. 6 légèrement jaune F4 Non homogène, zone 3. 117 92. 650. 7 4. 139 6. 00. 7 opaque, légèrement jaune Des analyses avec des conditions de stress acide différentes (solubilisation dans un acide fort et un acide dilué, chauffage à 70C durant 16 et 70 heures) ont été réalisées. Elles ont montré que le composé TBZ* apparaissait dans les mêmes proportions quelles que soient les conditions. L'hypothèse émise, serait qu'en milieu acide, la TBZ sous forme cis (RS/SR) se formerait. Il y aurait alors un équilibre entre la forme cis et trans (RR/SS) dans les proportions 15%/85%. En effet, la TBZ est commercialisée sous la forme racémique trans du fait de l'instabilité thermodynamique de l'isomère cis (Openshaw and Whittaker, 1963). L'instabilité stéréogénique du noyau 2-oxobenzo[a]quinolizine substitué en position 3 en milieu acide a été décrite à partir d'une expérimentation antérieure par Oppolzer et al. , en 1987. Ainsi, l'interconversion de la trans-TBZ via la structure isoquinolinium ouverte en cis-TBZ peut être envisagée. Celle-ci impliquerait une racémisation au niveau des deux centres 11b et 3 par réaction de Mannich réversible (C-11b) et par énolisation réversible (C-3) (Figure 38). Figure 38 : Interprétation mécanistique de la formation de la cis-TBZ en milieu acide. Afin de confirmer cette hypothèse, une étude RMN-1H (B. Fenet, Centre Commun de RMN de Lyon 1) a été effectuée pour caractériser le comportement de la TBZ dans une solution d'acide citrique (1, 5M) dans l'eau lourde. Le spectre obtenu a été comparé à celui de la TBZ solubilisée dans du DMSO dans lequel elle est stable (Figure 39). Le spectre de la TBZ solubilisée en milieu acide montre une variation importante des déplacements chimiques de certains protons de la TBZ, en particulier le H-11b identifié par une asterisque dans la Figure 39. En effet, le proton positionné en 11b de la trans-TBZ est déplacé de 3, 2 ppm à 4, 2 ppm en milieu acide car l'amine est protonée. De plus, l'apparition de pics correpondant au H-11b de la cis-TBZ et de la forme intermédiaire est observée entre 4, 3 et 4, 7 ppm. Plusieurs pics apparaissent aussi entre 1, 5 et 2ppm. Ces observations témoignent ainsi de la formation d'au moins deux composés supplémentaires dans cette solution aqueuse. L'analyse en RMN 1H a mis en évidence une instabilité de la TBZ en milieu acide immédiate qui n'évolue pas pendant une nuit d'aquisition. Cela peut témoigner de la présence d'un équilibre entre la trans-TBZ et la cis-TBZ en milieu acide. Des spectres complémentaires ont été obtenus en TOCSY (B. Fenet, Centre Commun de RMN de Lyon 1) mais n'ont pas permis d'identifier avec certitude la nature des composés apparus en milieu acide. Figure 39 : Spectre RMN 1H de la TBZ dans le DMSO-d6 et dans D20 acide citrique (1, 5M). Le problème que pourrait poser la présence de la cis-TBZ dans les formulations serait la modification de la biodisponibilité de la TBZ. Or, le milieu gastrique est acide et il a été montré que la cis-TBZ se formait quelle que soit la nature du milieu acide. On peut alors supposer que lors de son administration par voie orale, la TBZ va subir l'interconversion décrite précédemment. De plus, puisqu'il s'agit d'un équilibre en milieu acide, on peut penser que les proportions en cis-TBZ ne seront pas différentes, que la TBZ soit administrée sous forme de sels ou de films orodispersibles. 2. 3. 3. 2 Caractérisation des produits de dégradations de la TBZ Dans un deuxième temps, la présence de DTBZ et TTBZ a été observée afin de déterminer l'émergence de ces produits de dégradation en fonction du temps. L'étude réalisée par Bourezg et al. , avait montré que la TBZ se dégradait par voie photolytique. Cette constatation était d'une part caractérisée par le jaunissement de la solution de TBZ exposée à une lumière intense et par l'apparition de deux composés dans les chromatogrammes pour un m/z 316, 2 (DTBZ) et 314, 2 (TTBZ). Les ODF ont été conservés à l'abri de la lumière à une température de 40C et 75%HR mais un jaunissement a tout de même été observé en fonction du temps. Dans la Figure 40, les pourcentages en TTBZ et DTBZ dans les ODF en fonction du temps ont été répertoriés. Aucune tendance ne semble ressortir de ce suivi. En effet, à T 0, le pourcentage de TTBZ varie entre 0, 3 et 1% et diminue en fonction du temps pour devenir nul à T 6 mois pour la TBZ extraite dans les films composés de PVP, PUL et HEC. Concernant le pourcentage de DTBZ, il ne suit pas non plus en tendance en fonction du temps hormis dans le cas du film constitué de PVP. Cependant, de façon global, la DTBZ est en quantité plus importante dans les films constitués d'HPMC (respectivement de 2, 5% et 1, 56 % au bout de 3 mois et 6 mois) et PVP (respectivement de 1, 8% et 2, 8% au bout de 3 mois et 6 mois) que dans le film de PUL o le pourcentage semble rester stable (0, 4%) et d'HEC o la DTBZ n'est pas détectée ou vraiment à l'état de trace à T 3 mois (0, 1%). 3, 00 2, 50 % de produit détecté 2, 00 HPMC-ODF 1, 50 PVP-ODF PUL-ODF 1, 00 HEC-ODF 0, 50 0, 00 %TTBZ (T 0) %DTBZ (T 0) %TTBZ (T 3 %DTBZ (T 3 %TTBZ (T 6 %DTBZ (T 6 mois) mois) mois) mois) Figure 40 : Evolution des produits de dégradation de la TBZ durant 6 mois de conservation. L'étude n'a pas permis de mettre en évidence une tendance quant à l'évolution des produits de dégradation dans les films orodispersibles au cours du temps. La conversion de la DTBZ en TBZ n'est pas possible, ainsi, l'évolution des produits de dégradation semble être due aux limites expérimentales de la méthode. Cela peut être expliqué par une mauvaise extraction de la TBZ. Cependant, la présence de produits de dégradation est tout de même observée, et ce dès T 0 alors que dans la TBZ sous forme de poudre, ces produits ne sont pas présents. Il aurait été intéressant de placer la TBZ sous forme de poudre en stabilité durant 6 mois pour vérifier si aucun composé n'apparaissait dans le temps. 3 Dispersions solides amorphes sous forme de films orodispersibles 3. 1 Résumé de l'étude Dans le chapitre précédent, les ODF fabriqués pour l'administration pédiatrique de TBZ, ont permis d'augmenter la vitesse et le taux de libération du PA dans un milieu aqueux simulant le milieu salivaire (pH 6, 8). Cette observation a pu être expliquée par la présence de la TBZ à l'état amorphe dans les ODF. Les systèmes constitués d'un support amorphe et d'un PA amorphe sont appelés dispersions solides amorphes (SD). Les SD amorphes sont connues pour améliorer considérablement la dissolution des PA très peu hydrosolubles (BCS type II), permettant ainsi de promouvoir leur biodisponibilité (Vasconcelos et al. , 2007 ; Leuner and Dressman, 2000 ; Serajuddin, 1999). Cependant, ces systèmes sont peu stables car ils se trouvent dans un état amorphe, métastable, qui tend à évoluer vers un état cristallin plus stable (Démuth et al. , 2015 ; Guo et al. , 2013). C'est ce qui a pu être observé lors de l'étude de stabilité avec la recristallisation de la TBZ dans les ODF à base de PVP et d'HEC. Cependant, la forme amorphe de la TBZ a été conservée dans le cas des HPMC-ODF et PUL-ODF. L'objectif de cette étude est donc de déterminer le rôle des 2 principaux composés (acide citrique et polymère) dans l'amélioration de la dissolution de la TBZ, ainsi que dans le maintien de l'état amorphe du PA lors de sa libération du film et au cours de sa conservation. Ces ODF, peuvent être considérés comme des systèmes ternaires (TS) : PA-Acide citrique- Polymère. Dans cette étude, ils ont été comparés à la TBZ pure en poudre, à un mélange TBZ- Acide citrique (TBZ-CA), solubilisé dans de l'eau puis séché sous hotte, et à des systèmes binaires (BS) constitués de TBZ et polymère sous forme de films (sans acide citrique). Les résultats obtenus lors des études de libération de la TBZ à partir de ces différents systèmes ont montré que les BS ne permettaient pas (HPMC-BS et PUL-BS), ou peu (PVP-BS et HEC- BS), d'améliorer la dissolution de la TBZ. Cela est dû au fait que la simple incorporation de la TBZ dans le gel de polymère n'a pas permis de la rendre amorphe. On observe ainsi la présence de cristaux dans les films en DSC, DRX et microscopie polarisante. Concernant le mélange TBZ-CA, un pic de dissolution dès 1 minute a été observé (80% de TBZ libérée), suivie d'une chute du taux de dissolution jusqu'à atteindre, après 120 minutes, le même pourcentage de TBZ dissoute qu'avec le contrôle de TBZ pure en poudre (40%). Ce profil de dissolution est typique des formes amorphes avec, dans un premier temps, une libération rapide du PA du fait que la barrière énergétique soit facile à franchir. Ensuite, l'état dissous n'étant pas maintenu, le PA précipite pour retourner sous sa forme cristalline, plus stable. Dans les TS, on a pu observer un profil de dissolution type des SD, appelé Spring and Parachute , avec : 9 Une augmentation importante du taux de dissolution de la TBZ (~85%) : L'état amorphe du PA, obtenu suite à sa solubilisation dans l'eau acidifiée, permet de produire une solution sursaturée dans le milieu de dissolution (Lu and Zografi, 1998 ; Tran et al. , 2010). 9 Un maintien du taux de libération durant au moins 2h : L'état amorphe est stabilisé dans le milieu de dissolution grâce à la structure tridimensionnelle des chanes polymériques qui permettent de prévenir la dévitrification de cet état (Demuth et al. , 2015 ; Baghel et al. , 2016). Après 6 mois de conservation, 3 comportements ont été observés : 1. HPMC-TS a montré un profil de libération similaire au profil initial (T 0). De plus, aucun cristal n'a été mis en évidence en DRX et DSC. Le système HPMC-TS est donc stable dans le temps. 2. Pour PUL-TS, après avoir atteint le taux de libération initial, il est apparu une chute progressive de la quantité de TBZ dans le milieu de dissolution atteignant 55% au bout de 2h. Les analyses DRX et DSC n'ont pas révélé la présence de cristaux dans le système. 3. PVP-TS et HEC-TS ont montré une diminution du taux de libération par rapport à T 0. De plus, des cristaux de TBZ ont été mis en évidence par DSC et DRX. La stabilité des SD peut être influencée par deux principaux facteurs : la miscibilité entre les constituants et leur capacité à former des liaisons hydrogène. La miscibilité est la capacité de divers constituants à se mélanger. Elle a été déterminée, de façon théorique, en calculant les paramètres de solubilité par les méthodes de Fedors et Van Krevelen. Les résultats ont montré que la TBZ était miscible avec l'HPMC et la PVP, partiellement miscible (Fedors) ou immiscible (Van Krevelen) avec l'HEC, et immiscible avec l'acide citrique et le PUL. Expérimentalement, la miscibilité de deux composants peut être étudiée par la détermination du nombre de température de transition vitreuse (Tg) présente dans le système et l'observation de l'abaissement du point de fusion du PA. Ainsi, lorsque le système est caractérisé par une seule Tg, cela indique la présence d'une seule phase homogène traduisant une bonne miscibilité des constituants. A l'inverse, plusieurs Tg reflètent la présence de phases non-miscibles entre elles. Dans notre étude, les TS à base d'HPMC, PVP et HEC ont été caractérisés par une seule Tg démontrant l'homogénéité de ces systèmes. Tandis que pour PUL-TS et la mixture TBZ-CA, la présence de deux Tg a été constatée témoignant d'une séparation de phase entre les constituants. De plus, le polymère possède une Tg importante et par vitrification peut induire une augmentation de la Tg du système. Cet effet peut avoir une influence sur la stabilité des SD. Dans HEC-TS, la Tg est très basse (Tg -26, 4C) et équivalente à la Tg du mélange TBZ-CA, ainsi, l'HEC n'a pas d'effet vitrifiant sur le système (Yoo et al. , 2009). La caractérisation de l'abaissement du point de fusion a été réalisée sur les mélanges physiques suivants : TBZ/CA, TBZ/Polymères et TBZ/CA/Polymères à différents ratios. Si les constituants n'étaient pas miscibles, aucun abaissement du point de fusion ne serait observé car il n'y aurait pas de changement dans le potentiel chimique lors de la fusion (Prasad et al. , 2014). Dans notre cas, l'abaissement du point de fusion a été observé pour tous les systèmes. Cela ne permet pas de conclure sur une miscibilité entre les constituants mais plutôt sur la présence dinteractions moléculaires dans le système (Marsac et al. , 2006). La capacité du polymère à former des liaisons hydrogènes avec le PA permet de diminuer sa mobilité moléculaire, et par conséquent, augmenter la stabilité de la SD formée. La TBZ dispose de 4 sites récepteurs d'hydrogènes. Ainsi, la capacité à former des liaisons hydrogène avec la TBZ dépendra du nombre de sites donneurs d'hydrogène du polymère. L'HPMC, l'HEC et le PUL disposent respectivement de 1, 3 et 3 sites donneurs d'hydrogène, tandis que la PVP n'en a pas. Cela peut expliquer la recristallisation rapide de la TBZ dans le film de PVP (< 1 mois). En spectroscopie infra-rouge, le décalage de la bande caractéristique du groupement carbonyle de la TBZ vers des longueurs d'ondes plus élevées, a été observé dans les BS à base d'HPMC, PUL et HEC. Cette observation est caractéristique de la formation de liaisons hydrogène. Dans PVP-BS, aucun décalage des bandes de la TBZ n'a été constaté confirmant l'absence d'interactions moléculaires de type liaison hydrogène. Pour conclure, les paramètres relatifs à la miscibilité des constituants et à leur capacité à former des liaisons hydrogène sont présentés dans le Tableau 21. Au vu de ces résultats, on peut dire que la présence d'interactions de type liaisons hydrogène est nécessaire pour maintenir l'état amorphe de la TBZ dans les SD. L'effet vitrifiant du polymère sur le système semble aussi être est un facteur important dans la stabilisation des SD amorphes. Dans notre étude, la non-miscibilité entre le PUL et la TBZ n'a pas induit de recristallisation de la TBZ lors du stockage. Cependant, la TBZ précipite dans le milieu de dissolution reflétant une mauvaise cohésion du système. Enfin, l'HPMC-TS regroupe tous les facteurs assurant la bonne stabilité des SD amorphes. Cela est en accord avec les résultats expérimentaux qui montrent qu'après 6 mois de conservation, les propriétés initiales du système n'ont pas évolué. Ainsi, en étudiant la miscibilité, la capacité à former des liaisons hydrogène et l'effet vitrifiant, on peut prédire la stabilité des SD. Tableau 21 : Facteurs physicochimiques influençant la stabilité des SD. Capacité Polymère Abaissement Nombre Effet théorique à Liaisons Etat Miscibilité de la de phase vitrifiant former des hydrogènes physique théorique température (nombre sur le liaisons (Det. avec de la TBZ avec la TBZ de fusion de de Tg) du système hydrogènes FT-IR) à T 6mois la TBZ système avec la TBZ HPMC - Oui Oui 1 Oui Oui Oui Amorphe PVP Oui Oui 1 Oui Non Non Cristallin PUL Non Oui 2 Oui Oui Oui Amorphe HEC Partiel Oui 1 Non Oui Oui Cristallin 3. 2 Publication Article publié dans International Journal of Pharmaceutics : Senta-Los, Z. , Bourgeois, S. , Valour, J. P. , Briançon ; S. , Fessi, H. , 2017. Orodispersible films based on amorphous solid dispersions of Tetrabenazine. International Journal of Pharmaceutics. 518, no. 12 : 24252. doi : 10. 1016/j. ijpharm. 2016. 12. 036. AMORPHOUS SOLID DISPERSIONS SYSTEM AS ORODISPERSIBLE FILMS FOR ORAL DELIVERY OF TETRABENAZINE Zoé SENTA-LOYSa, Sandrine BOURGEOIS* a, b, Jean-Pierre VALOUR a, Stéphanie BRIANÇON a, b, Hatem FESSI a, b Université de Lyon, Université Lyon 1, Laboratoire d'Automatique et de Génie des Procédés (LAGEP), UMR CNRS 5007, F-69622, Villeurbanne, France Université de Lyon, Université Lyon 1, ISPB-Faculté de Pharmacie, F-69008, Lyon, France *corresponding author ABSTRACT In this work, the formation and stability of amorphous solid dispersions (SDs) as orodispersible films (ODF) were investigated using Tetrabenazine (TBZ) as a poor water soluble drug. The influence of polymer nature and pH-modifier incorporation to form and maintain SDs was investigated. TBZ-loaded ODF were formulated using 4 different polymers (HPMC, PVP, Pullulan, and HEC). Binary systems (BS) were obtained mixing the drug with different polymers, while ternary (TS) systems were also obtained using citric acid solution to solubilize TBZ. Drug dissolution studies, thermal analysis and X-ray diffraction were carried out to characterize the physical state of API in ODF. ODF made of TS allowed a major improvement of TBZ dissolution profile in buccal conditions compared to a pure drug or BS. DSC and X-ray diffraction revealed that API was in amorphous state in TS while remained crystalline in BS. Following 6 months of storage, TBZ recrystallization occurred for PVP-TS and HEC-TS which induced a decrease of drug release in saliva conditions. HPMC and PUL TS maintained API in amorphous state during 6 months. Briefly, amorphous SDs were obtained by the pre-dissolution of the drug in acidified water and dispersion in polymeric matrices. The miscibility and potential interaction between TBZ and polymers have been identified as important factor to explain stability differences. Key words : Amorphous solid dispersion, Orodispersible film, Tetrabenazine, Citric acid, HPMC, PVP 1. INTRODUCTION Oral dosage forms are the most commonly used drug delivery systems intended for systemic effect resulting from gastro-intestinal absorption of drugs. Among different strategies to improve the bioavailability of orally administered drugs, solid dispersions (SDs) have been developed (Vasconcelos et al. , 2007 ; Leuner and Dressman, 2000 ; Serajuddin, 1999). They can be defined as dispersion of one or more active in an inert carrier or matrix which can be encountered in amorphous or crystalline state (Chiou and Riegelman, 1971). The main advantage of SDs compared to the conventional oral forms is related with the enhancement of drug release from the system. This effect can be obtained by i) reducing the size of the API, ii) improving the wettability of the drug iii) promoting the porosity of the SDs and iv) including an API in an amorphous state (Craig, 2002). So far, this promising strategy has been established only for few actives due to the complexity of the manufacturing steps and the instability of the SDs during storage conditions (Démuth et al. , 2015 ; Guo et al. , 2013). Within this context, a particular SDs form namely Orodispersible films (ODF) have been developed to improve the dissolution rate of the API which can be in the amorphous state, while controlling the stability problems choosing appropriate polymeric supports. Comparing with conventional oral dosage forms, ODF offer several advantages as : no water need for administration, enhancement of patient compliance, possibility of local action, dose accuracy compared to syrup and control of manufacturing processes (Bala et al. , 2013). Moreover, as they are easy to swallow, ODF have gained acceptance in case of pediatrics patients (Preis et al. , 2012). In a previous study, we already describe the design and development of ODF for drug delivery using tetrabenazine as a model drug (Senta-Loys et al. , 2016). Firstly, the drug was solubilized in slightly acid condition used citric acid, and then, 4 different ODF made of hydroxypropylmethylcellulose (HPMC E15), polyvinylpyrrolidone (PVP K90), pullulan (PUL) and hydroxyethylcellulose (HEC) have been obtained. In all cases, in salivary medium TBZ delivery from ODF was dramatically improved. In addition, the lack of crystals in polarizing microscopy and no melting TBZ peak following DSC analysis, suggested that the API was in an amorphous state. Following 6 month of storage, TBZ recrystallize when formulated in ODF made of PVP K90 and HEC. The main goal of this work has been to characterize the amorphous solid dispersion of ODF exploring the influence of citric acid and different hydrophilic polymers (HPMC E15, PVP K90, PUL and HEC) in the enhancement of TBZ delivery. Two types of systems have been obtained. A binary system (BS) made of TBZ dispersed in water and polymer and a ternary system (TS) made of TBZ dissolved in citric acid solution and polymer. For all the systems HPMC E15, PVP K90, PUL and HEC polymer have been tested. Dissolution studies, DSC, X-ray diffraction and SEM were performed on BS and TS to analyze the influence of polymer and citric acid solution on TBZ physical state. Then, the influence of the different polymers on the TBZ stability was evaluated for TS. TBZ, a poor water soluble compound, is characterized by low-wettability and high sensitivity to light, heat and moisture. TBZ is a monoamine-depleting agent approved for the treatment of neuroses and psychoses like schizophrenia. Moreover, TBZ is currently approved in several countries for a wide range of hyperkinetic movement disorders like Huntington disease (Chen and Swope, 2012). In pediatric population TBZ is also indicated for hyperkinetic movement (Jain et al. , 2006), and adult TBZ tablets were administered due to the absence of pediatric forms. The incorporation of TBZ in ODF formulation would simplify drug administration for children while improving dissolution of API. Globally, the work here presented is aimed at studying the parameters, pH and polymer nature, which influenced the physical state and stability of TBZ when incorporated in the ODF formulations. 2. MATERIALS AND METHODS 2. 1. Materials Four types of hydrophilic polymer were used for ODF formulation : Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) Vivapharm E15 from JRS Pharma, Hydroxyethylcellulose (HEC) Natrosol 250 L and Povidone K90 (PVP K90) from Ashland and Pullulan (PUL) (Hayashibara Company, Japan). Citric acid (CA), glycerol and sorbitol, respectively used as a pH-modifier, plasticizer and disintegrant agent were purchased from Cooper (France). 2. 2. Methods 2. 2. 1. ODF preparation ODF were obtained by the casting/evaporation method. Firstly, the film-forming polymer and other excipients were dispersed under magnetic stirring to obtain a gel (Morales et al. , 2011). Then, TBZ was incorporated in gel in two ways : i) pure TBZ was directly dispersed into the gel to obtain binary system (BS) TBZ-Polymer ; ii) TBZ was firstly dissolved in purified water with citric acid (1. 5 mole equivalent) and introduced in the polymeric gel to form a ternary system (TS) TBZ-CA-Polymer. The second step consisted of gel casting on a smooth surface (Petri dishes). Finally, the gel was dried to form a film (under extractor hood at 20C). After drying, the film was removed from the holder and cut to obtain a surface area of 4 cm 2. The composition of the films is given in Table 1. Table 1 : Different formulation of ODF studied (amount was expressed as a percentage of solid weight in films). Polymer matrix (%) TBZ Citric acid Glycerol Sorbitol (%) (%) (%) (%) HPMC-BS 58. 8 17. 7 - 14. 1 9. 4 PVP-BS 64. 9 19. 5 - 15. 6 PUL-BS 64. 9 19. 5 - 14. 1 15. 6 HEC-BS 68. 5 20. 5 - - 11 HPMC-TS 50 15 15 12 8 PVP-TS 54. 35 16. 3 16. 3 13. 05 - PUL-TS 54. 35 16. 3 16. 3 13. 05 - HEC-TS 56. 8 17. 05 17. 05 - 9. 1 2. 2. 2. Dissolution studies Drug release studies were performed in simulated salivary medium at pH 6. 8 in order to follow the TBZ dissolution in mouth. Simulated saliva was prepared using KH2PO4 (12 mM), NaCl (40 mM), CaCl2 (1. 5 mM) and pH was adjusted to 6. 8 using NaOH (Gittings et al. , 2014). In vitro drug release studies were performed on pure TBZ, TBZ-CA mixture and ODF (BS and TS). Concerning pure TBZ, TBZ-CA mixture, and TS (ODF surface area 4cm2) an amount corresponding to 12. 5 mg of drug was introduced in 150 mL of simulated salivary medium at 37C under magnetic stirring at 200 rpm. For BS, all the ODF (20cm2 ; ~60mg of TBZ) was introduced in 600 mL of simulated salivary medium, due to the lack of homogeneity of TBZ in BS. Samples of 1 mL were withdrawn every 30 seconds during 5 minutes and at 15, 30, 60 and 120 minutes and substituted by 1 mL of dissolution medium (Sayed et al. , 2013). Samples were filtered through a 0. 45 m cellulose acetate membrane (Millipore) and the TBZ concentration was measured by UV spectroscopy (UV-1601, UV Visible spectrometer, Shimadzu) at 232 nm. Dissolution experiment was reproduced in triplicate for each formulation to determine release profile and cumulative percentage. In addition, statistical analyses were conducted using the R software (The R foundation) with a threshold of 5% corresponding to the alpha risk. A non-parametric Kruskal-Wallis test was used. To determine significant differences (p between two parameters, a multiple comparison post hoc test (kruskalmc) was conducted. Statistical analyses were investigated on dissolution results between pure drug and each type of BS and TS. In addition, tests were performed on the drug release profile for each TS formulation during their storage (at 1, 3 and 6 months). 2. 2. 3. X-Ray diffraction analyses X-Ray study was carried out to determine crystalline characteristics of TBZ under the pure form, in binary systems and in ternary systems. It was performed with a Brucker D8-Advance (D8-A25) apparatus with a Ni filter, a voltage of 40kV and a 40mA current. Samples were scanned at a rate of 0. 02 over a 2Theta for a range of 5-50. 2. 2. 4. DSC analyses In order to characterize TBZ physical state in binary and ternary systems, Modulated Differential Scanning Calorimetry (MDSC) was performed by DSC Q200 (TA instruments), equipped with a refrigerated cooling accessory (RCS90) and a data analyzer (Universal Analysis 2000, TA instruments). The equipment was calibrated with Indium. Inert atmosphere was maintained by nitrogen at a flow rate of 20 mL/min. An empty aluminum pan was used as reference. Determination of API state Samples (pure TBZ, binary and ternary systems) were modulated at 0. 2C every 60 sec with heating rate of 2C/min. TBZ and ODF (9-11 mg) were placed in hermetically sealed aluminum pans and heated from 10 to 170C to characterize the physical state of API in ODF. Melting point depression studies Melting point depression was determined with TBZ-Polymer and TBZ-CA physical mixtures at several ratios. Ideally, heat-cool-heat cycles should be used to determine the melting point depression but in the third heat cycle of DSC, no melting endotherm was observed. Therefore, melting point depression was measured in the first heat cycle with 2C/min. Determination of glass transition temperature Glass transition temperature (Tg) of TBZ and citric acid were determined by heat-cool-heat cycles with a first heating rate of 20C/min from 20 to 140C, then a cooling rate of 20C/min from 140 to -80C was applied and modulation at 0. 2C every 60 sec was started with heating rate of 2C/min until 140C. To determine Tg of TBZ-CA mixture and ternary systems, MDSC was used with a modulation at 0. 2C every 60 sec with heating rate of 2C/min from - 80 to 140C. 2. 2. 5. Scanning electron microscopy (SEM) observation TBZ powder and the ODF surface of BS and TS were analyzed by scanning electron microscopy (Zeiss Merlin Compact, France) at the Centre Technologique des Microstructures (CT) of the University of Lyon (Villeurbanne, France). Samples were directly fixed on a metal stub using a double sided adhesive tape and coated under vacuum by cathodic sputtering with platinum. The samples were observed by SEM an accelerating voltage of 15 kV. 2. 2. 6. Stability studies of TBZ-TS flowing 6 months of storage Ternary systems were stored in sealed aluminum strip and stability was investigated at 40C ; 75% HR (accelerated storage conditions ICH Q1-R2) during 6 months. Film samples of TS were withdrawn at 1, 3 and 6 months. Dissolution profiles, X-ray diffraction and SEM were used to characterize evolution of TS properties during time. Statistical analyses were performed on drug dissolution results as mentioned previously. 2. 2. 7. Interaction and miscibility studies FT-IR spectroscopy Attenuated total reflection (ATR) FT-IR (IRPrestige-21, SHIMADZU) was used to highlight interaction between TBZ and excipients. Measurements were performed on each initial compound and on each formulation of ODF. Samples were placed on a crystal, pressed and spectra were recorded. Background was obtained using a freshly cleaned crystal. Analyses were conducted in frequency range between 4000 cm-1 and 400 cm-1. Each analysis was carried out in triplicate. Solubility parameters The square root of cohesive energy density was defined by the Hildebrand solubility parameter. In this study, Fedors (Fedors, 1974) and Van Krevelen (Van Krevelen, 1990 ; Garrigues, 2010) group contribution methods were chosen for the calculation. Calculation of solubility parameters was performed for each compounds and the difference of the value of each pair was calculated to determine the affinity between additive and polymer. Melting point depression Drug-polymer mixing thermodynamic was investigated by measurements of melting point depression. Indeed, if the drug and polymer were immiscible, no melting drug depression will be observed because no change in the chemical potential of the melting occurred. The method used to determine melting point depression was described in a previous section (2. 5 DSC). 3. RESULTS 3. 1. Characterization of binary and ternary systems Characterization of API state in binary systems (without CA) and ternary systems (with CA) were investigated to highlight formation of amorphous solid dispersions. 3. 1. 1. Dissolution studies Dissolution profiles of pure TBZ, TBZ-CA mixture, binary and ternary systems were shown in Figure 1. Figure 1 : Drug release profile of pure TBZ, TBZ-CA mixture, TBZ-loaded in ODF without (BS) and with CA (TS) in simulated salivary medium (pH 6. 8). Pure TBZ had a slow dissolution profile with approximately 40% of drug released after 2 hours. Concerning TBZ-CA mixture, maximum of TBZ dissolution was obtained immediately (801% of drug released after 1 minute). However, reduction of TBZ concentration was observed after 15 minutes due to the precipitation of TBZ in the dissolution medium. The percentage of drug release retrieved in the medium after 2 h was closed to pure drug samples. In the case of TBZ-CA mixture, the supersaturation of TBZ in simulated salivary medium was not maintained during time. While HPMC-BS showed a faster drug release (p until 15 min), no significant improvement of API solubility was observed for TBZ loaded in HPMC- BS and Pullulan-BS (0. 05) compared to pure TBZ. However, drug release profile of TBZ loaded in PVP-BS and HEC-BS showed a faster dissolution than pure TBZ, with an enhancement of around 10%, these differences remained significant throughout the dissolution test (p In the same conditions, the dissolution of TBZ in ternary systems was widely improved since approximately 85% of the total amount of TBZ was released during the first 5 minutes, regardless of formulations. Significant differences (p were observed between dissolution profile of pure TBZ and each type of TS, at any point. In addition, conversely to TBZ-CA mixture, during dissolution studies of TBZ-ODF (BS or TS) any TBZ precipitation was observed. 3. 1. 2. X-ray diffraction analyses The PXRD (X-Ray diffraction pattern) of pure TBZ, citric acid, binary and ternary systems were given in Figure 2. Figure 2 : PXRD pattern of pure TBZ (a), Citric acid (b), HPMC-BS (c), HPMC- TS (d), PVP BS (e), PVP-TS (f), PUL-BS (g), PUL-TS (h), HEC-BS (i) and HEC-TS (k). Diffractograms of pure TBZ showed a sharp characteristic diffraction peak at 6. 4 and two smaller peaks at 22. 3 and 23. 1 (Figure 2a). The PXRD pattern of CA had two sharp characteristic diffraction peaks at 15 and 29. 4 (Figure 2b). Diffractograms of TBZ loaded in binary systems were characteristic of semi-crystalline materials (Figures 2c, 2e, 2g and 2i). Indeed, we can observe a halo pattern without diffraction peak corresponding to the amorphous polymer carrier with characteristic diffraction peaks of crystalline TBZ. Concerning ternary systems, no TBZ crystalline peaks were observed (Figures 2d, 2f, 2h and 2k), indicating that TBZ and CA were in amorphous state. 3. 1. 3. DSC analyses The DSC thermograms of pure TBZ, TBZ-CA mixture, binary and ternary systems were shown in Figure 3. Figure 3 : DSC thermograms of pure TBZ (a), TBZ-CA mixture (b), TBZ loaded in ODF without and with CA : HPMC-BS (c), PVP-BS (d), PUL-BS (e), HEC-BS (f), HPMC-TS (g), PVP-TS (h), PUL-TS (i), HEC-TS (j). Sharp melting peak of API can be observed at 129C (Figure 3a). Thermograms of binary systems showed a distinct shift peak of TBZ towards lower temperatures, at 122C, 123C, 122C and 124C for HPMC-BS (Figure 3c), PVP-BS (Figure 3d), PUL-BS (Figure 3e) and HEC-BS (Figure 3f) respectively. A slight exothermic peak corresponding to a reticulation was observed for the formulation with HPMC. In TBZ-CA mixture, no melting drug peak was observed (Figure 3b). As observed on Figures 3g, 3h, 3i and 3j, no melting drug peak was retrieved in thermograms of the ternary systems. 3. 1. 4. SEM observation The results of SEM in Figure 4 illustrate the morphology of pure TBZ powder and ODF under the form of HPMC-BS, PVP-BS, HPMC-TS and PVP-TS. Pictures showed presence of large crystals of TBZ in binary systems while only small particles are observed on the surface of ternary systems. Figure 4 : SEM images of pure TBZ, HPMC-BS, PVP-BS, HPMC-TS and PVP-TS. 3. 2. Stability studies of TBZ-TS flowing 6 months of storage To investigate the evolution of the API solid state in ternary systems, dissolution studies, X- Ray analyses and SEM were performed after 6 months of storage of each TS formulation at 40C, 75% HR. 3. 2. 1. Dissolution studies Results of dissolution studies performed on TS after 6 months of storage are shown in Figure 5. After 6 months, dissolution behavior for HPMC-TS remained similar. For PVP-TS a decrease of 15% of the TBZ released was observed with significant differences from 30 min (p Moreover, a loss of around 25% of TBZ released was also noted for HEC-TS with significant differences at any point (p (Figure 5). For PUL-TS, the same initial amount of drug released was recovered (80% at 20 min) but a sharp decrease was observed after 30 minutes, probably due to a drug recrystallization in the medium. After 2h only 60% of TBZ remained dissolved. Figure 5 : Drug release profile of TBZ in ternary systems after 6 months. 3. 2. 2. X-Ray diffraction analyses PXRD pattern of TS during 6 months of storage were shown in Figure 6. For HPMC-TS and PUL-TS, no characteristic diffraction peaks of TBZ were observed during 6 months (Figures 6a, 6b, 6e and 6f). However, for PVP-TS and HEC-TS, the characteristic diffraction peaks of TBZ appeared after 3 months corresponding to the drug crystallization. Figure 6 : PXRD patterns of HPMC TS at T 3months (a) and 6months (b) ; PVP TS at T 3months(c) and 6months (d) ; PUL TS at T 3months (e) and T 6months (f) ; HEC TS at T 3months (g) and T 6months (h). 3. 2. 3. SEM observation The results of SEM illustrating the morphology of pure TBZ and ODF-TS surface are shown in Figure 7. At T 0, pictures showed presence of small particles on the ODF surfaces. After 6 months, no change was noticed on the HPMC and PUL-TS surfaces, whereas for PVP and HEC-TS surfaces modifications were observed with TBZ crystals apparition in HEC-TS. For PVP-TS the entire matrix seems to have changed. Figure 7 : SEM images of pure TBZ and amorphous ternary systems at T 0 and T 6 months. 3. 3. Study of miscibility and interaction in ternary systems Miscibility (solubility parameters, melting drug depression and Tg) and molecular interaction (FT-IR) were characterized to understand feasibility and stability of solid dispersions in ODF. 3. 3. 1. Solubility parameters The value of TBZ solubility parameter was 20. 83 MPa0. 5 (Fedors method) and 18. 26 MPa0. 5 with Van Krevelen method. Solubility parameters () of the different carriers (citric acid or polymers) were shown in Table 2, and the differences of () between carrier and API were determined to assess the miscibility. Table 2 : Solubility parameters () of carriers (citric acid or polymers) and differences () compared to the value of TBZ determined using the Fedors and Van Krevelen methods. Fedors method Van krevelen method Compounds (MPa)0. 5 Classification (MPa)0. 5 Classification (MPa)0. 5 (MPa)0. 5 CA 32. 25 11. 4 Immiscible 31. 06 12. 8 Immiscible HPMC E15 23. 08 2. 2 Miscible 24. 7 6. 44 Miscible PVP K90 22. 65 1. 8 Miscible 21. 7 3. 44 Miscible PUL 30. 1 9. 3 Immiscible 38. 48 20 Immiscible HEC 25. 05 4. 2 Partially 29. 67 11. 41 Immiscible miscible 3. 3. 2. Melting drug depression DSC thermograms of physical mixtures of TBZ with several ratios of HMPC, PVP K90, Pullulan, HEC and CA were shown in Figure 8. Figure 8 : DSC thermograms of physical mixture of Tetrabenazine with increasing %w/w of HPMC measured at a heating rate of 2C/min (a). Offset of melting drug peak as a function of %w/w of additives (b). A decrease of TBZ melting point was observed with the increase of the weight fraction of polymer and citric acid. This observation indicated interaction between TBZ and additives testifying of miscibility between compounds. 3. 3. 3. Determination of glass transition temperature (Tg) Tg of pure TBZ, CA, polymers (data not shown), TBZ-CA mixture and ternary systems (Figure 9) were determined by MDSC and values were presented in Table 3. Figure 9 : Thermograms of pure TBZ, pure CA, TBZ-CA mixture and ternary systems with MDSC. MDSC allows identifying reversible event as glass transition ; this method was more selective than classical DSC. TBZ-CA mixture and PUL-TS were characterized by two glass transition temperatures while HPMC-, PVP- and HEC-TS have only one Tg. TBZ-CA mixture was characterized by two Tg at -25. 9C and 97C. PVP- and HEC-TS showed small Tg values, at 7. 1C and -21. 4C respectively. Tg of HPMC-TS was higher at about 90C. PUL-TS showed two Tg at 7. 9C and 133. 2C. Table 3 : Values of glass transition temperature of initial compounds, TBZ-CA mixture and ternary systems. Initial compound Tg (C) System Tg(C) Number of Tg TBZ 10. 5C TBZ-CA Tg1 -25. 9C CA -13C mixture Tg2 97. 0C HPMC 168C HPMC-TS Tg 88. 5 1 PVP 170C PVP-TS Tg 7. 1 1 Tg1 7. 9 PUL 250C PUL-TS 2 Tg2 133. 2 HEC 120C HEC-TS Tg - 26. 4 1 3. 4. TBZ-Polymer and TBZ-CA interaction 3. 4. 1. Infra-red spectroscopy As shown on Figure 10a, pure TBZ FT-IR spectrum presented several characteristic peaks : i) at 1697 cm-1 and 1257 cm-1 corresponding to the stretching of carbonyl (C O), ii) at 1604, 1514 and 1462 cm-1 corresponding to the stretching of aromatics (C C), iii) at 1226 cm-1 corresponding to the stretching of amine (C-N) and iv) at 1107 cm-1 corresponding to the stretching of ether function (C-O-C). Figure 10 : FT-IR spectrum of pure TBZ (a), pure CA (b), TBZ-CA mixture (c), binary (d, e, f, g) and ternary (h, i, j, k) systems. Pure citric acid showed two distinct OH groups due to the presence of the alcoholic and carboxyl groups, characteristic peaks were respectively observed at 3495 cm-1 and 3284 cm-1 (Figure 10b). In TBZ-CA mixture, the (OH) of carboxyl group disappears and characteristic peaks of (COO-) were observed at 1583 and 1579 cm-1 (Figure 10c). In addition, a shift of (C O) towards lower wavelength was observed, at 1715 cm-1. In binary systems composed of HPMC, PUL and HEC, peaks characteristic of TBZ were recovered (Figure 10d, f, g). Additional peak corresponding to carbonyl peak was observed towards upper wavelengths (1652 cm-1). In PVP-BS spectrum, only carbonyl peak corresponding to PVP was observed (Figure 10e). TBZ characteristic peak was masked by carbonyl function of PVP or no interaction was detected. In ternary systems, peak corresponding to carbonyl function observed in the TBZ-CA mixture was retrieved (Figure 10 h, i, j, k) with a small shift towards lower wavelengths. 3. 4. 2. H-bond interaction Existence of molecular interaction between TBZ and polymers can explain the robustness of solid dispersions. TBZ has 4 hydrogen bonds receptors and the number of potential functional groups for one monomer which might interact with TBZ was given in Table 4. A capacity of cellulose derivatives and PUL to form H-bond interaction with TBZ can be provided by hydroxyl functions of polymers with quinolone and/or cetone and/or ether functions present in TBZ molecule. Conversely, no hydrogen donor is present in PVP polymer and no H-bond may be form with TBZ. In addition, PVP shows only polar groups capable of donating electrons to H- bond and therefore no ability to form H-bond with itself, in contrast to the other polymer used. Table 4 : Potential functional groups of additives might interact with TBZ. Compounds H-bond donor H-bond interaction Citric acid 4 Yes HPMC 1 Yes PVP K90 0 No PUL 3 Yes HEC 3 Yes 4. DISCUSSION 4. 1. Characterization of binary and ternary systems In this work four formulations of ODF have been developed using HPMC, PVP K90, PUL and HEC. TBZ, chosen as API model, was solubilized in water or in citric acid solution and then, its incorporation in different polymeric matrix was investigated. TBZ is poorly soluble in aqueous medium at neutral pH and soluble in acidic solutions. This poor solubility in water is reflected by release studies in salivary medium (pH 6. 8). As shown in Figure 1, only 40% of the pure drug was dissolved after 2 hours of incubation. When dissolution studies were carried out on a dried mixture of TBZ and CA, the rate of dissolution sharply increased at the beginning, to reach 80% after 1 minute. Then, this rate decreased and after 2 hours the amount of TBZ dissolved in the medium was close to that of the pure TBZ. This decrease was due to the precipitation of the TBZ in the medium. This dissolution profile, characterizes by an initial burst release followed by a decrease in drug solubility, is representative of amorphous drugs and is related with devitrification of API. In a second step the dissolution rate of TBZ from BS and TS formulated of different polymers was compared. Concerning BS, no enhancement was observed with HPMC and PUL, with no significant differences between dissolution profiles of pure drug and these systems. However, for PVP-BS and HEC-BS, around 50% of TBZ was released after 2 hours. Statistical analyses showed significant differences between pure drug and these two BS, suggesting the enhancement of drug dissolution. This improvement in drug release with PVP could be explained by the high water solubility of this polymer which can enhance the wettability of TBZ. Improved wettability allows the increase of drug dissolution rate, as already observed with flufenamic acid (Leuner and Dressman, 2000) or gliclazide (Maggi et al. , 2015). In addition, PVP have been recognized as solubilizing agent for many poor soluble compounds such as Indomethacin or Naproxen (Paus et al. , 2015). However, the impact of the hydrophilic polymers on the TBZ dissolution rate in binary systems remained limited compared to the major improvement of TBZ dissolution obtained with TS. More than 80% of drug was released after 2 hours in case of TBZ formulated with CA in TS due to the solubilizing effect of CA as already demonstrated by Tran et al. However, to obtain a sustained release of TBZ the choice of the polymer plays an important role. Dissolution profiles of TS were called spring and parachute effect. Due to their tridimensional structure, polymers prevent devitrification of TBZ amorphous state (Baghel et al. , 2016). DRX analysis showed characteristic diffraction peaks of TBZ in BS reflecting the presence of TBZ in crystalline state. No crystalline peak was observed in diffractograms of TBZ-TS giving evidences that the API remained in the amorphous state irrespective of the polymer used. In the case of DSC thermograms, TBZ-BS analysis presented a typical melting drug peak for the 4 polymers. In contrast, TBZ-TS analysis did not shown any melting drug peak. In agreement with DRX analyses, TBZ loaded in BS was in crystalline state and TBZ loaded in TS was in amorphous state. This state was due to the addition of CA, as noted by TBZ-CA mixture thermogram (Figure 3b) and is maintained in TS. Indeed, some studies showed that CA can be used as carrier for the preparation of Indomethacin (pKa 4. 5) or Isradipine (pKa 5. 33) as amorphous solid dispersions (Lu and Zografi, 1998 ; Tran et al. , 2010). In our case, TBZ has a pKa value (6. 51) closed to these API leading to the same observations. Compared to crystalline state, amorphous state allowed improving wettability of API, leading to an enhancement of drug dissolution because no energy is required to break up the crystal lattice during the dissolution process (Lewis et al. , 2009). Globally, CA provided supersaturation of TBZ in the dissolution medium and the polymers maintained this state during time. 4. 2. Characterization of ternary system after 6 months of storage Polymers also played a crucial role in API stability during storage. After 6 months, TBZ release from TS was evaluated and compared with the initial release profile. A slight decrease of the TBZ released was observed for PVP-TS with 79% of TBZ dissolved after 5 min (Figure 5) compared to 86% for the freshly prepared film (Figure 1). This decrease was more pronounced with HEC-TS since only 67% of the TBZ content was dissolved in 5 min after 6 months of storage, compared to 85% in initial HEC-TS. These differences between dissolution profiles of TBZ in PVP-TS and HEC-TS at T0 and T 6 months were statistically significant. For PUL-TS, initial amount of drug released was recovered after 5 min but a decrease of API percentage was observed as a function of time, with significant differences between PUL-TS at T0 and T 6 months from 1 hour. These differences in TBZ dissolution rate were related to the precipitation of the drug in aqueous medium. Leuner and Dressman showed that drugs released from SDs determined the formation of a supersaturated solution after dissolution. They suggested that if drugs precipitate, they were under a metastable polymorphic form with higher solubility than the most stable crystal form (Leuner and Dressman, 2000). Concerning HMPC-TS, no significant modification of the TBZ release profile was observed after 6 months of storage. TBZ in HPMC-TS seems remain stable in the amorphous state. Other authors observed that HPMC was able to prevent albendazole crystallization in a neutral medium (Khori et al. , 1999). The major changes observed on PVP- TS or HEC-TS properties could be explained by the evolution of API state in the film. Indeed, X-ray diffraction and thermal analysis showed the formation of crystals following 3 months for PVP- and 6 months for HEC-TS. HPMC and PUL allowed maintaining API in amorphous solid dispersion during 6 months, whereas with PVP and HEC polymers, API was retrieved under a crystalline state (Table 5). Table 5 : Evolution of TBZ State in ternary system during 6 months Ternary system T 0 T 3months T 6months HPMC-TBZ-CA A A A PVP-TBZ-CA A C C PUL-TBZ-CA A A A HEC-TBZ-CA A A C 4. 3. Study of miscibility and interaction in ternary system. The stabilization of the drug in the amorphous state when formulated in SDs represents a great challenge. The main problem is that the amorphous state is metastable and the API has a tendency to recrystallize to achieve a thermodynamic more stable state (Kou and Zhou, 2014). To solve this problem, hydrophilic polymers have been described. In particular, they can protect and maintain the amorphous state of API by three mechanisms (Demuth et al. , 2015) : i) acting like a physical barrier ; ii) increasing glass transition temperature of the mixture by vitrification due to high Tg value of polymers iii) allowing specific chemical interaction between polymer and drug (e. g. hydrogen bonds, acid-base interaction). Moreover, the formation of a single continuous phase when the polymer and API were mixed will contribute to the stability of system because physical instability generally begins with a separation of the two different amorphous phases (Janssens and Van den Mooter, 2009). We determined the miscibility between TBZ and polymers formulate in TS. Fedors and Van Krevelen methods were used to evaluate molecular similarities. These results obtained with these two methods were similar and showed apparent miscibility for TBZ-PVP and TBZ- HPMC systems ( System constituted by CA-TBZ and TBZ-PUL were clearly non- miscible ; and finally depending on the calculation method employed TBZ-HEC were considered partially or non-miscible. At the melting point, the chemical potential of crystalline material is equal to the chemical potential of molten material. When the molten drug is miscible with the polymer, the chemical potential of the drug in the solution will be lower than the pure molten drug ; this leads to a melting point depression of the drug dissolved in polymer (Prasad et al. , 2014). DSC thermograms of TBZ-additives physical mixtures at several ratios are shown in Figure 8. A decrease of TBZ melting point occurred with the increase of the weight fraction of polymer and CA. A melting point depression was observed for all the system. However, from the ratio (30 : 70) of TBZ-CA mixture, the curve linearity was lost because TBZ melting peak was masked by CA melting peak. Melting drug depression indicated the molecular interaction between API and additives (Marsac et al. , 2006) and the effectiveness of miscibility can be classified as follow : CA > PVP. Studies on glass transition temperature (Tg) allow the characterization of the number of amorphous phases in the system. The presence of two different Tg suggest that two phases are present. Pure TBZ showed a Tg of around 10. 5C, whereas Tg of pure CA was around -13C. TBZ-CA amorphous system had two Tg. One Tg at -25C, and another one at 97C. The first value was lower than Tg of pure CA due to the presence of the plasticizer effect of TBZ. Moreover, the Tg of TBZ-CA mixture is broader and ends in the same temperature range as Tg of pure CA. This observation indicates a good miscibility between CA and TBZ and is also confirmed by the absence of TBZ Tg. The mixture seems to remain miscible without crystallization of compounds. A second Tg was observed at about 97C in the reversing heat flow. The assumption of an amorphous network formation, resulting from system reticulation during drying, could explained the occurrence of a new phase with a Tg >T ambient. Concerning TS made of HPMC, PVP and HEC, only one Tg was observed. In HPMC-TS and PVP-TS, improvement of Tg value showed an anti-plasticizing effect of this polymer. For HEC-TS, Tg was not affected by the addition of the polymer, testifying a low molecular interaction between polymer and TBZ-CA SDs. No anti-plasticizing effect of HEC may explain the TBZ crystallization over time (Yoo et al. , 2009). Finally, two Tg were observed in PUL-TS reflecting the presence of two amorphous phases in the system. 4. 4. TBZ-polymer and TBZ-CA interactions A capacity of cellulose derivatives and PUL to form H-bond interaction with TBZ can be provided by hydroxyl functions of polymers with TBZ molecule. Conversely, no hydrogen donor is present in PVP polymer and no H-bond may be form with TBZ. Characterization of TBZ-Polymer BS by FT-IR, showed the presence of carbonyl peak towards upper wavelengths (~1650 cm-1) in the spectra of HPMC-TBZ, PUL-TBZ and HEC- TBZ system. This shift was characteristic of hydrogen bonding. Concerning PVP-TBZ system, no shift was observed indicating that no H-bond interaction between TBZ and PVP. For TBZ-CA mixture, a merge of carbonyl peak was observed towards lower wavelengths. This result revealed the presence of molecular interaction but not specific H-bond interaction. In this case, acid-base interactions were the most probable. Indeed, in TBZ-CA mixture, the (OH) of carboxyl group disappears. At the same time, characteristic peaks of (COO-) were observed at 1583 and 1579 cm-1 due to the presence of citric acid in ionized form (Tarakeshwar and Manogaran, 1994). In addition in TBZ-CA mixture, (C 0) was observed at 1715 cm-1, this wavelength was characteristic of CA in solution (Tarakeshwar and Manogaran, 1994). Ionized CA form was present in the mixture and can act as counter-ion for TBZ. Mixing TBZ and CA, results in TBZ citrate formation, leading to improve TBZ dissolution. In TS, characteristic peak corresponding to carbonyl function was observed at 1720cm-1. This value was near to carbonyl peak value obtained in TBZ-CA system. Amorphous system acquired when TBZ was mixed with citric acid was maintained in orodipsersible films. Table 6 : Physicochemical factors of ternary systems (Y Yes ; N No ; P partially). Polymers Theoretical Melting drug Number of Anti- Theoretical H-Bond used for miscibility depression phase plasticization hydrogen- (Det. ternary (number of Effect bonding With system Tg) capacities FT-IR) HPMC Y Y 1 Y Y Y PVP Y Y 1 Y N N PUL N Y 2 Y Y Y HEC P Y 1 N Y Y A summary of the physicochemical parameters of TS are given in Table 6. Concerning HPMC-TS, all the parameter presented are needed to obtain and maintain TBZ in the amorphous state as confirmed by experimental studies. For PVP-TS, the molecular miscibility was demonstrated while molecules mobility was not reduced. In this case, no H-bond interactions were possible which prevents the formation of clusters and finally the crystallization of the TBZ. TBZ and PUL were not miscible, molecular similarities were not confirmed and a single phase cannot be obtained. However, no recrystallization was observed over time indicating the stability of this system. As previously described, the formation of amorphous solid dispersions was due to the dissolution of TBZ with CA. This state was due to H-bond interaction which occurs between TBZ and PUL. Analyzing drug release profile after 6 months of storage, a rapid precipitation of TBZ in the dissolution medium was observed, reflecting a metastable state of API in this matrix. According to physicochemical parameters of HEC-TS, a stable amorphous system should be obtained. However, emergence of crystals during storage was observed by DSC, DRX and SEM. In this system, no anti- plasticization of HEC on ODF could explain instability and recrystallization of TBZ. 5. CONCLUSION The objective of this work has been to study and identify the parameters that influenced the formation of amorphous ODF loaded with TBZ as a model drug. ODF-BS and TS made of TBZ, polymer and citric acid were formulated using 4 types of hydrophilic polymers (HPMC, PVPK90, PUL, HEC). Physicochemical characterization of BS and TS to determine molecular similarities and mobility of API in ODF has proven the crucial role of CA in the formation of the amorphous state of TBZ. Besides, we demonstrated that the choice of the polymer nature plays an important role in the stability of the amorphous state of TBZ over time. ODF-TS allocated the drug in the amorphous phase. H-bonding were formed between TBZ and HPMC-TS, PUL-TS, and HEC-TS which ensure the retention of amorphous TBZ. However, only HPMC-TS were totally miscible while stabilizing the amorphous TBZ state over time. REFERENCES Baghel, S. , Cathcart, H. , O'Reilly, N. J. , 2016. Polymeric Amorphous Solid Dispersions : A Review of Amorphization, Crystallization, Stabilization, Solid-State Characterization, and Aqueous Solubilization of Biopharmaceutical Classification System Class II Drugs, J. Pharm. Sci. 105, 2527- 2544. Bala, R. , Pawar, P. , Khanna, S. , Arora, S. , 2013. 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Lors de la caractérisation de ces films, une nette amélioration de la dissolution de la TBZ en milieu salivaire (pH 6, 8) a été constatée, et ce, quelle que soit la nature du support de polymère utilisée. L'amélioration de la dissolution a été expliquée par la présence de la TBZ à l'état amorphe dans les films, grâce aux résultats obtenus en DSC, DRX et microscopie polarisante (Senta-loys et al. , 2016). Cependant, lors de l'étude de stabilité réalisée à 40C et 75% d'humidité relative durant 6 mois, la recristallisation de la TBZ a été observée dans certaines matrices. En effet, des cristaux de TBZ sont apparus dès le premier mois de stockage dans le film constitué de PVP et à partir de 3 mois dans le film composé d'HEC. A contrario, aucun cristal n'a été retrouvé dans les films constitués d'HPMC et de Pullulan. Une seconde étude a visé à mettre en évidence les raisons pour lesquelles la TBZ est présente à l'état amorphe dans les films et pourquoi celle-ci tend à recristalliser dans certaines matrices. L'analyse des conditions de fabrication et de stockage a montré que : 9 L'état amorphe a été obtenu grâce à l'addition d'acide citrique pour solubiliser la TBZ. La première étape de solubilisation de la TBZ dans l'eau purifiée acidifiée a permis d'obtenir le PA sous forme dissoute. 9 Cette solution a ensuite été incorporée dans un gel de polymère. L'homogénéisation du mélange a permis de répartir les molécules de TBZ dans la matrice. Le gel obtenu a alors été coulé dans une bote de Petri et placé sous hotte pour permettre l'évaporation du solvant. Le séchage du gel en film va ainsi permettre de figer les molécules de PA dans la matrice de polymère. A ce stade, le système peut être défini comme une dispersion solide amorphe de type 2, c'est à dire une suspension à l'état vitreux. 9 L'étude de stabilité du PA dans des conditions drastiques a montré l'importance de la nature du polymère utilisé pour la conservation de la TBZ à l'état amorphe. Par exemple, la TBZ recristallise rapidement dans la matrice constituée de PVP K90. Cette observation a pu être expliquée par une incapacité de la TBZ et de la PVP à former des liaisons hydrogène. Cette absence d'interaction favorise la mobilité moléculaire et donc la recristallisation. Tandis que dans le film composé d'HPMC, la TBZ à l'état amorphe a été conservée durant toute la durée des études de stabilité (6 mois). Cela a pu être expliqué d'une part, par la capacité de l'HPMC à créer des liaisons hydrogène avec la TBZ et, d'autre part, par une augmentation de la barrière énergétique de précipitation qui entrane une faible mobilité moléculaire. Les ODF sous forme de SD amorphes, peuvent être définis comme des systèmes ternaires PA- Modificateur de pH-Polymère. Ils ont montré une amélioration de la dissolution du PA dans le milieu salivaire à T 0. Cependant, l'obtention de cet état amorphe engendre deux problèmes. Le premier repose sur l'instabilité des SD amorphes car il s'agit d'un état métastable qui tend à recristalliser au cours du temps (Khou and Zhou, 2014). Le second concerne l'amélioration de la dissolution du PA dans le milieu salivaire. En effet, la saveur ne peut être ressentie par les récepteurs gustatifs que si le composé est à l'état dissous. Ainsi, augmenter la solubilité du PA revient à promouvoir les interactions entre les molécules de PA et les récepteurs sensoriels (Walsh et al. , 2014) ce qui représente une contrainte majeure dans le cas du développement d'une forme orale pédiatrique . Dans le but de réduire le ressenti de l'amertume de la TBZ et améliorer sa stabilité, l'incorporation du PA dans les cyclodextrines (CD) a été envisagée. Les CD sont des oligosaccharides macrocycliques issus de la réduction de dextrine par l'action d'une bactérie appelée Bacillus amylobacter. Il existe trois types de CD naturelles composées respectivement de 6, 7 ou 8 unités glycosidiques pour l'-CD, la -CD et la -CD. Ces cyclodextrines natives sont caractérisées par une structure de cône tronqué avec une cavité de nature hydrophobe et une surface hydrophile. En raison de sa forme et de sa structure moléculaire, la CD présente la capacité unique de piéger une molécule hôte à l'intérieur de sa cavité et d'agir comme un récipient moléculaire et former ainsi des complexes d'inclusion (CI). De nombreuses revues relatent des cyclodextrines et de leurs particularités (Brewster and Loftsson, 2007 ; Loftsson and Duchêne, 2007 ; Carrier et al. , 2007 ; Ostero-espinar et al. , 2010 ; Loftsson and Brewster, 2010 ; Kurkov and Loftsson, 2013 ; Jambhekar and Breen, 2016). Les CI formés à partir de CD représentent un fort intérêt dans le domaine pharmaceutique. En effet, ils offrent plusieurs avantages (Jambhekar and Breen, 2016) tels que i) augmenter la solubilité des molécules faiblement hydrosolubles ; ii) masquer les caractères organoleptiques d'un PA comme une amertume par exemple (Sohi and Sultana, 2004) et iii) protéger le PA des dégradations thermiques, oxydatives et de la lumière. De plus, elles sont aussi utilisées comme additif dans les dispersions solides (SD) de 3ème génération pour augmenter les performances biopharmaceutiques du système sursaturé (Hallouard et al. , 2016). En effet, en séparant les molécules de PA, les CD diminuent leurs risques d'agglomération. Cela permet alors d'inhiber la recristallisation et la précipitation du PA lors de sa libération dans les milieux physiologiques. Ainsi, la formation de CI avec des CD peut à la fois permettre de stabiliser les SD mais aussi masquer le goût du PA en créant une barrière chimique autour du PA sous forme de CI. L'objectif de cette dernière partie sera de préparer des CI TBZ-CD pour améliorer la stabilité du PA et diminuer la sensation d'amertume. Pour se faire, la première étape sera de déterminer la meilleure affinité du PA avec les différents types de CD (, , -CD) par la méthode d'Higuchi-Connors (Higuchi and Connors, 1965). La deuxième étape consistera à préparer des complexes à différents ratios PA : CD et de les caractériser afin de déterminer le ratio optimal. Le CI choisi sera ensuite incorporé dans deux gels de polymères différents (HPMC et PVP) pour former les ODF. L'amélioration de la formulation sera caractérisée par une étude de stabilité des films contenant les CI et par un test panel pour déterminer l'effet des CD sur la sensation d'amertume. 4. 1 Matériels L'-cyclodextrine a été fourni par Interchim (France). La TBZ provient de chez Centaur (Inde). Deux types de polymères ont été utilisés pour la fabrication des ODF : l'Hydroxypropylméthylcellulose (HPMC) de type Vivapharm E15 fournie par JRS Pharma et la Povidone K90 (PVP K90) fournie par Ashland. L'acide citrique utilisé comme modificateur de pH et les autres excipients utilisés comme plastifiant (glycérol) et agent désintégrant (sorbitol) ont été fourni par Cooper (France). 4. 2 Méthodes 4. 2. 1 Choix d'un type de CD pour la complexation de la TBZ 4. 2. 1. 1 Etude de solubilité L'étude de solubilité de la TBZ en présence de CD a été réalisée selon la méthode Higuchi- Connors. Les CD , et ont été utilisées afin de déterminer le type permettant d'améliorer au mieux la solubilité du PA. Pour ce faire, des solutions de concentrations croissantes en CD ont été réalisées dans 5mL d'eau purifiée (Tableau 22). Tableau 22 : Gammes de concentrations réalisées pour établir le diagramme de solubilité de la TBZ en fonction du type de CD utilisées. Type de CD Concentration en CD (mM) CD 0 7, 5 15 30 45 75 90 105 120 150 CD 0 1, 6 4, 8 6, 4 8 9, 6 11, 2 12, 8 14, 4 16 CD 0 9 18 36 54 90 108 126 144 180 La TBZ a ensuite été ajoutée en excès dans chaque flacon. Les échantillons sont ensuite mis sous agitation à 100 rpm, à 25C durant 24h. Les surnageants ont été récupérés et filtrés sur une membrane filtrante en nylon de 0, 22m (Millipore). Les échantillons sont ensuite dilués dans un mélange ACN/EAU (50/50) pour se rapprocher des conditions de la gamme étalon HPLC. La concentration en TBZ est déterminée par HPLC selon la méthode décrit ci-dessous et le profil de phase pour chaque type de CD est tracé. La constante de stabilité (Ks) est estimée d'après la pente obtenue dans les diagrammes de phase selon l'équation d'Higuchi et Connors : Avec S0 Solubilité de la TBZ dans l'eau à 25C. 4. 2. 1. 2 Dosage de la TBZ Une méthode HPLC a été mise au point pour déterminer la concentration de TBZ. Les conditions chromatographiques sont les suivantes : 9 Type de colonne : Kinetex, 2, 6m C18 100*4. 6mm ; 9 Phase mobile : ACN/EAU (60/40) 9 Débit : 0. 7mL/min ; 9 Volume injecté : 5L ; 9 Température du four : 30C ; 9 Longueur d'onde : 224 nm ; 9 Temps rétention : 5 minutes ; 9 Durée de l'analyse : 15 minutes. La méthode a été validée selon l'ICH. Une courbe d'étalonnage a été reproduite 5 fois pour une gamme de concentration en TBZ allant de 2 à 10g/mL afin de vérifier sa reproductibilité (Annexe 4). La linéarité a été vérifiée dans cette gamme de concentration avec un R2 0. 9991. 4. 2. 2 Préparation de complexes d'inclusion TBZ-CD et incorporation dans des ODF 4. 2. 2. 1 Préparation des complexes d'inclusion Dans un premier temps, la TBZ est solubilisée dans de l'eau purifiée contenant de l'acide citrique (1, 5 équivalent molaire) afin d'être dans les mêmes conditions que la formulation des ODF préalablement étudiés. L'-CD est ajoutée quelques minutes après, avec les ratios molaires TBZ : -CD suivants : (2 : 1) ; (1 : 1) ; (1 : 2) et (1 : 3). Ensuite, la suspension obtenue est séchée par spray-drying pour obtenir des complexes d'inclusion à l'état solide. Le séchage a été réalisé sur un mini spray-dryer B-190 (Buchi, Suisse) avec les conditions opératoires suivantes : 9 Température d'entrée 110C ; 9 Température de sortie 88C ; 9 Débit 30m3/h ; 9 Pression 4 bars. Les CI sont ensuite récupérés dans le cyclone et le réceptacle et sont stockés dans un dessiccateur à l'abri de la lumière. 4. 2. 2. 2 Incorporation des complexes d'inclusion dans les films orodispersibles Les ODF sont obtenus par la méthode de coulée/évaporation comme décrit précédemment (cf chapitre 1 expérimental). Après avoir solubilisés le polymère et les autres excipients dans de l'eau purifiée, les CI sont incorporés selon deux procédés : 9 Incorporation des CI sous forme de solution (procédé 1) : la solution de TBZ dans l'eau acidifiée en présence des CD est directement incorporée dans le gel (Tableau 23). Tableau 23 : Composition des films orodispersibles avec incorporation des CI sous forme de solution (procédé 1). % Polymère %CD %TBZ %CA % Glycérol % Sorbitol HPMC-ODF 51, 7 20, 7 3, 45 3, 45 12, 5 8, 2 PVP-ODF 56, 3 22, 6 3, 75 3, 75 13, 6 - 9 Incorporation des CI en poudre obtenu après séchage par atomisation (procédé 2) : les CI sous forme de poudre, obtenue par spray-drying, sont dispersés dans le gel (Tableau 24). Tableau 24 : Composition des films orodispersibles avec incorporation des CI en poudre obtenus après séchage par atomisation (procédé 2). % Polymère %CI % Glycérol % Sorbitol HPMC-ODF 51, 7 27, 6 12, 5 8, 2 PVP-ODF 56, 3 30, 1 13, 6 - Après homogénéisation pendant 1 heure à 250 rpm, le gel est coulé dans une bote de Petri et placé sous hotte afin de faire évaporer le solvant (T ambiante, temps~20h). Le film sec est récupéré et placé dans un dessiccateur à l'abri de la lumière. 4. 2. 3 Caractérisations des CI et ODF Les CI sont caractérisés par différentes analyses (DSC, DRX, FT-IR, MEB) et comparés avec les mélanges physiques correspondant à leur ratio afin de mettre en évidence l'existence de différences. Cette procédure va permettre de prouver l'existence de CI et de déterminer le ratio TBZ-CD optimal. Une fois le meilleur ratio choisi, les CI sont incorporés dans les films et caractérisé afin de : Vérifier leur intégrité dans la matrice ; Observer les différences entre les deux procédés de fabrication (incorporation en solution ou à l'état solide) ; Observer l'amélioration de la formulation en déterminant la stabilité de la TBZ dans les ODF au bout d'un mois de conservation. Mais aussi déterminer l'efficacité de masquage du goût de la TBZ dans le film d'HPMC au moyen d'un panel. Déterminer l'effet des CD sur la recristallisation de la TBZ. 4. 2. 3. 1 Analyse DSC Afin de mettre en évidence la formation de complexes d'inclusion, la calorimétrie différentielle à balayage modulée (MDSC) a été utilisée. Les analyses ont été effectuées à l'aide d'un appareil de type DSC Q200 (TA instruments), muni d'un système réfrigérant (RCS90) et d'un logiciel (Universal Analysis 2000, TA instruments). L'équipement a été préalablement calibré avec de l'indium. L'atmosphère a été maintenu sous azote a un débit de 20mL/min. Un creuset en aluminium vide scellé a été utilisé comme référence. La TBZ pure, l'-CD pure, l'-CD après séchage par atomisation, les mélanges physiques et les CI à différents ratios TBZ-CD et les ODF ont été analysés par DSC afin de caractériser leur état physique. Les échantillons (7-9 mg) ont été placés dans un creuset en aluminium scellé et ont été modulés avec une amplitude de 1C toutes les 40 secondes, avec une rampe de température allant de 10 à 170C, à 2C/min. Toutes les mesures ont été réalisées en triplica. 4. 2. 3. 2 Analyse DRX Les analyses effectuées par diffraction des rayons X ont été conduites pour déterminer les caractéristiques cristallines de la TBZ pure, l'-CD pure, l'-CD après séchage par atomisation, les mélanges physiques et les CI à différents ratios. De plus, les expériences ont été réalisées sur les ODF contenant les CI incorporés à l'état solide et en solution. Les mesures ont été effectuées sur un diffractomètre Bruker D8-Advance (D8-A25) dans les conditions suivantes : de 5-50 2Theta, avec un voltage de 40kV, un courant de 40mA, un pas de 0. 02, des fentes variables avec couverture constante de 4 mm, un filtre Ni et un détecteur LynxEye XE. La durée de la mesure est d'environ 16 minutes. Les analyses ont été effectuées au centre de diffractométrie de l'Université Claude Bernard Lyon 1(Villeurbanne, France). 4. 2. 3. 3 FT-IR Un spectromètre infra-rouge (IRPrestige-21, SHIMADZU) avec le dispositif de réflexion totale atténuée (ATR-Attenuated Total Reflection) a été utilisé pour mettre en évidence la présence d'interactions entre la TBZ et l'CD. Ainsi, les mesures ont été effectuées sur les matières premières (TBZ, CD, CA), les mélanges physiques et les CI à différents ratios et sur les ODF contenant les CI. Les échantillons ont été placés sur le cristal, pressés et le signal a été enregistré. Le blanc a été obtenu en utilisant le cristal fraichement nettoyé. Les analyses ont été conduites sur des fréquences allant de 4000 à 400 cm-1. Chaque analyse a été répétée trois fois. 4. 2. 3. 4 Microscopie Electronique à Balayage (MEB) Les matières premières et les complexes TBZ-CD ont été analysés par microscopie électronique à balayage (Zeiss Merlin Compact, France) au Centre Technologique des Microstructures (CT) de l'Université Claude Bernard Lyon 1(Villeurbanne, France) dans le but de caractériser la structure des complexes d'inclusion. Les échantillons ont été directement fixés sur un support en métal à l'aide d'un ruban adhésif double face. Ils ont ensuite été recouverts de platine par pulvérisation cathodique sous vide. Les échantillons ont été observés par MEB avec une accélération de 15 kV. 4. 2. 3. 5 Microscopie polarisante Un microscope polarisant (Leica DMLM) a été utilisé afin de mettre en évidence la présence de cristaux dans les ODF. 4. 2. 3. 6 Essais de dissolution in vitro Les études de dissolution de la TBZ ont été réalisées sur les ODF contenant les CI. Elles ont été conduites en milieu salivaire à pH 6. 8 afin de suivre la dissolution de la TBZ complexée dans la cavité buccale. Le milieu salivaire est constitué d'une solution aqueuse de KH2PO4 (12 mM), NaCl (40 mM), et CaCl2 (1, 5 mM) ajustée à pH 6, 8 avec de l'hydroxyde de sodium. Les études de libération du PA ont été effectuées sur un film de 4 cm2 introduit dans un bécher contenant 50 mL de milieu salivaire, maintenu à 37C, sous une agitation magnétique de 200rpm. Un échantillon de 1mL a été prélevé à 1, 2, 3, 4, 5, 15 et 30 min et substitué par 1mL de milieu de dissolution. Les échantillons ont été filtrés à l'aide d'une membrane filtrante en acétate de cellulose de 0, 45 m (Millipore) et la concentration en TBZ a été déterminée à l'aide d'un spectromètre UV (UV-1601, UV Visible spectrometer, SHIMADZU) à 232 nm. Les essais de dissolution ont été reproduits trois fois dans le but de déterminer le profil de libération de la TBZ. Afin d'observer les différences entre les profils de dissolution obtenus, des analyses statistiques ont été conduites à l'aide du logiciel R, avec un seuil de 5% correspondant au risque . Les données obtenues ne suivent pas une loi normale, ainsi le test non paramétrique Kruskal-Wallis a été utilisé. C'est pourquoi, afin de déterminer les différences significatives (p entre deux paramètres, un test post-hoc (kruskalmc) pour des comparaisons multiples, a été réalisé. L'analyse statistique a été appliquée sur les résultats de dissolution de la TBZ contenue dans les films sous forme de SD avec et sans la présence de CI, à T 0 et à T 1 mois. 4. 2. 3. 7 Etude de stabilité Dans une étude précédente, la recristallisation de la TBZ a été observée dès le premier mois de conservation avec l'ODF composé de PVP. Afin de déterminer l'influence des CD sur la stabilité de notre PA, les ODF contenant les CI ont été conservés dans un conditionnement Alu-Alu étanche, à 40C et 75% d'humidité relative durant 1 mois. Des analyses DSC, DRX et de libération du PA ont alors été conduites sur ces ODF afin d'observer leur évolution au bout d'un mois. 4. 2. 3. 8 Evaluation des caractéristiques organoleptiques par un panel de volontaires Différentes formulations ont été soumises à un panel de volontaires afin de déterminer leurs caractéristiques organoleptiques. La composition des ODF testés est présentée dans le Tableau 25. Tableau 25 : Composition des ODF administrés au panel. HPMC TBZ AC Glycérol Sorbitol CD Aromatisant Formule (g) (g) (g) (g) (g) (g) (g) F1 1, 5 0, 113 0, 113 0, 36 0, 24 - - F2 1, 5 0, 113 0, 113 0, 36 0, 24 0, 675 - F3 1, 5 0, 113 0, 113 0, 36 0, 24 - 0, 2 F4 1, 5 0, 113 0, 113 0, 360 0, 240 0, 675 0, 260 Le panel de volontaires, constitué de 20 personnes allant de 22 à 31 ans, a été informé de la nature, l'objet, la durée et les risques de l'étude. L'attribution d'une note leur a été demandée pour caractériser l'amertume de la façon suivante : 3 Amertume intense 2 Amertume prononcée 1 Amertume légère 0 Aucune amertume Quatre formulations contenant la même dose de TBZ (1, 5 mg) ont été distribuées de façon aléatoire au panel. Une fois déposé au milieu de la langue, il a été demandé au panel d'attribuer une note au bout de 10sec, 30sec, 1min, 2min, 3min, 4min et 5min afin de déterminer le temps au bout duquel la sensation d'amertume apparat et disparat. En fin de séance, il a été demandé au panel d'établir un classement du film, du plus agréable au moins agréable. 4. 3 Résultats et discussion 4. 3. 1 Choix d'un type de CD pour la complexation de la TBZ Les Figures 41, 42 et 43 montrent, respectivement, l'évolution de la solubilité de la TBZ en fonction de la concentration en , et -CD. Les profils de phase pour l' et la -CD montrent que la solubilité de la TBZ augmente linéairement en fonction de la concentration en CD, ils sont de type AL. Les constantes de solubilité de la TBZ en présence de l'-CD et de la -CD sont respectivement de 0, 036 mM-1 et 0, 073 mM-1. Le profil de solubilité de la TBZ en présence de -CD montre une augmentation de la solubilité suivie d'une chute à partir d'une concentration en CD de 60 mg/mL. Ce comportement est caractéristique du type Bs dans lequel les CI ont précipité. 0, 7 0, 6 Concentration en TBZ (mmol/L) 0, 5 0, 4 0, 3 0, 2 y 0, 003x 0, 0619 0, 1 Concentration en -CD (mmol/L) Figure 41 : Evolution de la solubilité de la TBZ en fonction de la concentration en -CD (n 3). 0, 2 0, 18 Concentration en TBZ (mmol/L) 0, 16 0, 14 0, 12 0, 1 y 0, 0055x 0, 0687 0, 08 0, 06 0, 04 0, 02 Concentration en -CD (mmol/L) Figure 42 : Evolution de la solubilité de la TBZ en fonction de la concentration en -CD (n 2). 0, 3 0, 25 Concentration en TBZ (mmol/L) 0, 2 0, 15 0, 1 0, 05 Concentration en -CD (mmol/L) Figure 43 : Evolution de la solubilité de la TBZ en fonction de la concentration en -CD (n 2). Au vu des résultats obtenus lors de l'étude de la solubilité de la TBZ selon la méthode Higuchi-Connors, l'-CD a été choisie car elle offre une meilleure solubilisation de la TBZ. En effet, la quantité finale de PA dissous atteint 0. 52 mmol/L contre 0. 18 mmol/L en présence de la -CD. La quantité de TBZ solubilisée est plus importante en présence de l'-CD du fait que cette CD est davantage soluble dans l'eau à 25C (150 mM) que la -CD (16 mM). De plus, l'amélioration de la solubilité de la TBZ en présence de l'-CD peut être expliquée par le fait que ce PA est une petite molécule (M 317, 4 g/mol) et que le petit diamètre de la cavité de l'-CD (4. 7-5. 3 ) favorise les interactions entre le PA et la CD. 4. 3. 2 Caractérisations des complexes d'inclusion Les CI ont été caractérisés à l'état solide (après séchage par atomisation) par différentes techniques (DSC, DRX, FT-IR) et ont été comparés aux composés purs, mélanges physiques et -CD séchée par atomisation pour mettre en évidence l'existence de différences. 4. 3. 2. 1 Analyse DSC La figure 44 regroupe les thermogrammes obtenus en DSC modulée pour les composés purs (TBZ, acide citrique, -CD), l'-CD après séchage par atomisation et les complexes TBZ- CD fabriqués à différents ratios. La TBZ est caractérisée par un point de fusion à 127C. L'- CD en poudre (cristalline) présente 3 pics endothermiques à 84, 93 et 133C et une température de transition vitreuse (Tg) à 72C. Tandis que l'-CD après avoir été séchée par atomisation présente un pic endothermique à 150C et une Tg à 128C. L'acide citrique est caractérisé par deux pics endothermiques à 50 et 130C. Concernant les CI, aucun pic de fusion correspondant à la TBZ n'est observé. De plus, le seul pic endothermique observé correspond à celui de l'-CD après séchage. Quel que soit le ratio, les complexes obtenus présentent une forme non cristalline avec un changement d'état. L'apparition d'un pic exothermique est observée à partir du ratio (1 : 1). Ces pics sont mal définis pour les ratios (1 : 1) et (1 : 3), alors que pour le ratio (1 : 2) le pic exothermique à 113C5 est fin et bien défini. L'apparition d'un pic exothermique témoigne de la formation d'une nouvelle entité chimique différente des matières premières utilisées (Lahiani-Skiba et al. , 2007). Figure 44 : Courbe DSC des composés purs et des complexes d'inclusion formés à différents ratio TBZ : CD. 4. 3. 2. 2 Analyse DRX La Figure 45 regroupe les diffractogrammes des matières premières (TBZ, acide citrique et - CD), de l'-CD après séchage par atomisation et des CI fabriqués à différents ratios. La TBZ pure montre un pic de diffraction intense à 6. 4 ainsi que deux pics d'intensité plus faible à 22. 3 et 23. 1. L'acide citrique est caractérisé par deux pics de diffraction intenses à 15 et 29. 4 et l'-CD présente plusieurs pics caractéristiques à 12, 1 ; 14. 2 et 21. 6. Concernant l'- CD après séchage par atomisation, deux larges pics sont observés reflétant la présence d'un matériau mal cristallisé. De la même façon, pour les CI, les deux pics de diffraction observés sont très larges témoignant ainsi de la présence d'une structure mal cristallisée. Le profil de ces pics est comparable à celui de l'-CD après séchage par atomisation. La DRX a permis de mettre en évidence la présence de la TBZ sous forme amorphe dans les CI formés, quel que soit le ratio TBZ-CD. Figure 45 : Diffractogrammes des matières premières (TBZ, acide citrique et -CD), de l'CD après séchage par atomisation et des complexes d'inclusion aux différents ratios TBZ : CD. 4. 3. 2. 3 FT-IR L'infra-rouge à transformée de Fourrier est utilisée pour mettre en évidence des interactions entre la TBZ et l'-CD. Les spectres des composés purs sont disponibles en Annexe 5. Les données des pics caractéristiques de la TBZ et de l'-CD sont répertoriées dans le Tableau 26 et permettent de déterminer les modifications spectrales entre les composés purs et les CI formés. Le premier changement entre la TBZ pure et les CI s'observe au niveau des vibrations d'élongation du groupement carbonyle. En effet, le pic (C 0) se décale vers des longueurs d'ondes plus faibles. Ce décalage avait été observé précédemment dans le mélange TBZ- Acide citrique (1714 cm-1) (Senta-los et al. , 2016), et se prononce légèrement dans les CI (1719 cm-1). Cette constatation peut être corrélée au décalage observé pour le groupement OH de la CD. En effet, l'analyse des complexes d'inclusion à partir du ratio (1 : 1) a montré un décalage des vibrations d'élongation OH vers des longueurs d'ondes plus élevées (3336 cm-1) par rapport à l'-CD (3258cm-1). Cette observation témoigne de la formation de liaisons hydrogène entre les fonctions OH de la CD et le groupement carbonyle de la TBZ. Ensuite, dans les spectres des CI aux ratios (1 : 2) et (1 : 3), on observe la disparition des bandes de vibrations d'élongation des groupements C-N et C-O-C. Or, ces bandes étaient présentes dans le mélange physique au ratio (1 : 2), ainsi, la disparition dans le CI (1 : 2) peut attester de l'inclusion de la TBZ dans la CD. Tableau 26 : Pics caractéristiques de la TBZ et de l'-CD. Groupements caractéristiques de la TBZ [C O] (cm-1) [C C] (cm-1) [C-N] (cm-1) [C-O-C] (cm-1) TBZ 1697 ; 1257 1605 ; 1514 ; 1462 1226 1107 TBZ CA 1714 ; 1261 1612 ; 1518 ; 1465 1224 1113 1610 ; 1514 ; MP (2 : 1) 1698 ; 1257 1226 1107 MP (1 : 1) 1698 ; 1257 1610 ; 1514 ; 1462 1226 1107 MP (1 : 2) 1697 ; 1257 1514 ; 1462 1226 1107 MP (1 : 3) 1697 ; 1258 1515 - - CI (2 : 1) 1719 ; 1262 1612 ; 1519 1228 1120 CI (1 : 1) 1719 ; 1262 1612 ; 1519 1227 - CI (1 : 2) 1719, 1263 1519 - - CI (1 : 3) 1718 1519 - - Groupements caractéristiques de l'-CD [O-H] (cm-1) [CH2] (cm-1) [C-O] (cm-1) -CD 3258 2926 1640 1154 ; 1029 MP (2 : 1) 3259 2919 - 1157 ; 1027 MP (1 : 1) 3259 2920 1640 1156 ; 1026 MP (1 : 2) 3258 2920 1640 1155 ; 1024 MP (1 : 3) 3258 2920 1640 1150 ; 1025 CI (2 : 1) 3348 2935 - 1150 ; 1027 CI (1 : 1) 3336 2930 - 1150 ; 1027 CI (1 : 2) 3338 2929 - 1150 ; 1026 CI (1 : 3) 3338 2926 - 1150 ; 1025 4. 3. 2. 4 MEB La microscopie électronique à balayage a permis de visualiser la structure des composés purs, de l'-CD après séchage par atomisation et des CI au ratio (1 : 2) (Figure 46). Les matières premières se trouvent sous forme de cristaux d'environ 50m (-CD et TBZ) tandis que l'- CD se trouve sous forme de sphères poreuses. Enfin, le CI (1 : 2) présente une morphologie sphérique avec des facettes. Cette structure montre l'apparition d'un nouveau composé à base de -CD et TBZ, ce qui ne peut être qu'un CI. Figure 46 : Images en MEB de la TBZ pure, l'CD pure et après séchage par atomisation et le CI (1 : 2). 4. 3. 2. 5 Conclusion sur la caractérisation des CI En DRX, les diffractogrammes des complexes montrent une allure similaire à l'-CD obtenue après séchage par atomisation. De plus, aucun pic correspondant à la TBZ n'est observé, ce qui témoigne d'une bonne inclusion du PA dans l'-CD. Les résultats obtenus en DSC montrent que les CI formés avec un ratio (1 : 2) (TBZ : CD) présentent un pic exothermique. Cette observation témoigne de la formation d'une nouvelle entité chimique laissant penser qu'à ce ratio précis la TBZ et l'-CD sont incorporées dans les quantités optimales. La FT-IR a mis en évidence l'existence d'interactions entre la TBZ et les -CD par la formation de liaisons hydrogène entre les groupements carbonyle (TBZ) et OH (-CD). La disparition des pics caractéristiques des [C-N] et [C-O-C] dans les CI (1 : 2) montrent que la quantité de CD est suffisante pour créer une barrière chimique autour de la TBZ. Enfin, la structure sphérique avec des facettes des CI à un ratio (1 : 2) témoignent de la formation d'une seule entité. 4. 3. 3 Caractérisations des ODF contenant les CI au ratio (1 : 2). Les ODF contiennent des CI au ratio (1 : 2) (TBZ : CD). Dans les films d'HPMC et PVP, les CI représentent respectivement 27. 6% et 30. 1% de la masse totale du film. Dans la suite de l'étude, les ODF dans lesquels les CI ont été incorporés sous forme de solution sont notés HPMC(ou PVP)-ODF CI (1) pour le procédé de fabrication n1 ; tandis que dans le cas o les CI ont été incorporés à l'état sec, les films sont notés HPMC (ou PVP)-ODF CI (2) pour le procédé de fabrication n2). 4. 3. 3. 1 DSC Comme nous l'avions vu précédemment, la TBZ est à l'état amorphe dans les CI (1 : 2). Les thermogrammes des films à base d'HMPC et PVP non chargés et chargés en CI sont présentés dans la Figure 47. Figure 47 : Thermogrammes des composés purs, du complexe 1 : 2, des supports filmogènes non chargés et chargés en CI incorporés sous forme de solution (1) et à l'état sec (2). Les films blancs sont caractérisés par des Tg à 142, 5 C (HPMC) et à 136C (PVP) et des températures de dégradation à 164C (HPMC) et 153C (PVP). Pour les films chargés en CI, l'absence des pics de fusion de la TBZ ainsi que de l'-CD est observée témoignant d'un état amorphe. Les CI n'ont pas précipités lors de leur incorporation dans les ODF et aucune recristallisation n'est observée à T 0. 4. 3. 3. 2 DRX Les diffractogrammes du CI (1 : 2), des films blancs, des films chargés avec la TBZ sous forme de SD (2ème génération) et avec les CI (3ème génération) sont comparés afin de caractériser le profil cristallin des CI contenus dans les films d'HPMC (Figure 48) et PVP (Figure 49). Ainsi, les films d'HPMC blancs (HPMC-ODF) et avec TBZ sous forme de SD (HPMC-ODF TBZ (SD), sont caractérisés par une structure totalement amorphe. Pour les films contenant les CI (HPMC-ODF CI (1) et (2), plusieurs pics mal définis sont observables entre 10 et 25. Cela témoigne de la présence d'un système mal cristallisé. Cependant, le pic de diffraction intense de la TBZ n'est pas observé et la position des pics ne correspond pas à ceux du CI (1 : 2). La TBZ est donc toujours présente à l'état amorphe (état obtenu par la présence d'acide citrique) mais les CI semblent plus organisés que ceux initialement obtenus. Enfin, les profils cristallins des films contenant les CI sont les mêmes qu'ils soient incorporés à l'état solide ou sous forme de solution. Figure 48 : Observation de la structure cristalline par DRX des ODF contenant les CI avec les procédés (1) et (2), en comparaison avec HPMC-ODF (ODF blanc), HPMC-ODF TBZ sans ajout de CD et le CI (1 : 2). Concernant les formulations réalisées à l'aide de la PVP, le film blanc (PVP-ODF) est caractérisé par une structure amorphe ; quant au film contenant de la TBZ (PVP-ODF TBZ) initialement sous forme de SD, l'apparition d'un pic cristallin correspondant à la TBZ est déjà visible. Les profils des CI incorporés dans les films à l'état solide et en solution sont cependant différents. Le diffractogramme contenant les CI incorporés en solution est similaire à celui du complexe (1 : 2), témoignant de la conservation de la structure des complexes lors de la fabrication. En revanche, celui des CI incorporés selon le procédé 2, présente le profil d'un matériel amorphe. Figure 49 : Observation de la structure cristalline par DRX des ODF contenant les CI avec les procédés (1) et (2), en comparaison avec PVP-ODF (film blanc), PVP-ODF TBZ sans ajout de CD et le CI (1 : 2). 4. 3. 3. 3 Microscopie polarisante En microscopie polarisante, aucun cristal n'a été mis en évidence dans les films contenant les CI à T 0, quel que soit le procédé de fabrication (Figure 50). Figure 50 : Images des films contenant les complexes d'inclusion. 4. 3. 3. 4 FT-IR Dans le Tableau 27, les pics caractéristiques des groupements de la TBZ et de l'-CD ont été recensés. L'analyse FT-IR des ODF montre que le décalage des pics caractéristiques (C 0) de la TBZ est toujours présent, ainsi que la disparition des pics caractéristiques des vibrations d'élongation des groupements C-N et C-O-C, sauf pour le film constitué de PVP dans lequel les CI ont été incorporés à l'état solide. Concernant les groupements caractéristiques de l'- CD, le décalage des pics correspondant aux vibrations d'élongation des alcools est toujours présent, hormis dans le film constitué d'HPMC dans lequel les CI avaient été incorporés en solution. Cette observation peut indiquer la perte des interactions de type liaisons hydrogène entre l'-CD et la TBZ. Tableau 27 : Groupements caractéristiques de la TBZ et de l'-CD dans les ODF. Groupements caractéristiques de la TBZ [C O] (cm-1) [C C] (cm-1) [C-N] (cm-1) [C-O-C] (cm-1) TBZ 1697 ; 1257 1605 ; 1514 ; 1462 1226 1107 HPMC-ODF sans CI 1726 ; 1261 1605 ; 1518 ; 1450 - 1105 HPMC-ODF CI (1) 1724 1463 - - HPMC-ODF CI (2) 1724 1457 - - PVP-ODF sans CI 1726 ; 1256 1514, 1462 - 1114 PVP-ODF CI (1) - 1461 1228 - PVP-ODF CI (2) - 1461 - - Groupements caractéristiques de l'-CD [O-H] (cm-1) [CH2] (cm-1) [C-O] (cm-1) -CD 3258 2926 1640 1154 ; 1029 HPMC-ODF CI (1) 3353 2927 - - HPMC-ODF CI (2) 3340 2925 - 1150 PVP-ODF CI (1) 3339 2924 - 1150 ; 1030 PVP-ODF CI (2) 3331 2923 - 1150 ; 1030 4. 3. 3. 5 Etude de la libération du PA Dans le chapitre précédent, la libération de la TBZ contenue dans les ODF sous forme de SD (2ème génération) a été étudiée. La quantité de TBZ libérée était d'environ 85% dans le milieu salivaire pH 6, 8. D'après la Figure 51, le profil de dissolution des CI montre une libération accrue de la TBZ (80%), maintenue durant 5 minutes. Cependant, la quantité de TBZ solubilisée tend à diminuer dans le milieu de dissolution après 5 minutes, pour atteindre ~63% au bout d'une heure. Lorsque la TBZ est incorporée dans les ODF sous forme de CI, une augmentation de la dissolution de la TBZ peut être observée dans le milieu salivaire. Ainsi, le taux de libération de la TBZ lorsque celle-ci est incorporée en CI dans la matrice d'HPMC et de PVP est respectivement de 93 et 98, 5%. Néanmoins, les différences ne sont pas significatives (0. 05) entre les formulations. Le profil de libération ne change pas quelle que soit la façon d'incorporer les CI dans la matrice (à l'état sec ou en solution). % de TBZ libérée HPMC-ODF TBZ (SD) 40 HPMC-ODF CI (1) HPMC-ODF CI (2) PVP-ODF TBZ (SD) 20 PVP-ODF CI (1) PVP-ODF CI (2) CI (1 : 2) Temps (minute) Figure 51 : Profil de libération de la TBZ incorporée dans les films sans CI et avec CI secs ou en solution. 4. 3. 3. 6 Conclusion sur l'inclusion des CI dans les ODF Dans cette partie, la caractérisation des films contenant des CI a montré que la TBZ se trouvait à l'état amorphe (DSC, DRX et microscopie polarisante). Concernant les films à base d'HPMC, les observations faites en DRX laissent penser que les CI sont présents dans un état mieux organisé que ceux obtenus initialement. A l'inverse, les CI contenus dans les films à base de PVP ne semblent pas s'être réorganisés dans cette matrice. Les analyses FT-IR montrent que les interactions entre le groupement carbonyle de la TBZ et la fonction alcool des CD ont été conservées, hormis dans le film constitué d'HPMC contenant les CI incorporés en solution (HPMC-ODF CI (1). Lors des essais de dissolution, l'amélioration de la dissolution de la TBZ est observée lorsque celle-ci est en présence de CD mais les différences ne sont pas significatives (0. 05). Les profils obtenus en DRX, la présence d'interactions entre la TBZ et les -CD et l'amélioration de la dissolution de la TBZ montrent que les CD ont changé les caractéristiques du système ternaire précédemment étudié. 4. 3. 4 Etude physicochimique et organoleptique 4. 3. 4. 1 Contrôle de la stabilité du PA 4. 3. 4. 1. 1 Analyse DSC des ODF après 1 mois de conservation Les thermogrammes obtenus en DSC pour les films contenant les complexes d'inclusion, après 1 mois de stockage (Figure 52), ne présentent pas de pics endothermiques caractéristiques de la fusion de la TBZ et des -CD. Les profils DSC obtenus sont les mêmes que ceux observés à T 0 témoignant de la stabilité des formulations. Figure 52 : Thermogrammes après 1 mois de stockage des ODF constitués d'HPMC et PVP contenant les CI incorporés sous forme de solution (1) ou à l'état solide après séchage par atomisation (2). 4. 3. 4. 1. 2 Analyse DRX après 1 mois de conservation La structure cristalline des films orodispersibles après 1 mois de stabilité est observée Figures 53 et 54. Alors que le film d'HPMC contenant la TBZ sous forme de SD reste amorphe, les films contenant des CI présentent des pics de diffraction caractéristiques d'une structure cristalline (Figure 53). En particulier le film dans lequel les CI ont été incorporés à l'état solide. Afin de savoir si ces pics correspondent à la TBZ et/ou l'-CD pures, des DIF (Distance and Intensity File) ont été créés servant de référence pour ces deux composés. La comparaison entre le diffractogramme du film contenant les CI incorporés à l'état solide dans la matrice de polymère et les matières premières (Annexe 6), montre qu'il ne s'agit pas de la recristallisation de la TBZ. En effet, le pic de diffraction intense à 6. 4 n'est pas observé. Le pic le plus intense observé dans ce film se trouve à 19. 9, il pourrait correspondre au pic de diffraction intense de l'-CD se trouvant à 21. 6 avec un décalage vers de plus petits angles. Si les pics observés dans le film sont légèrement décalés vers de plus petits angles, les pics à 11 et 13 pourraient être corrélés aux pics de diffraction de l'-CD se trouvant à 12. 1 et 14. 2. Ainsi, les CD auraient tendance à se réorganiser dans la matrice d'HPMC. Figure 53 : Observation DRX de la structure cristalline des films orodispersibles à base d'HPMC après 1 mois de stabilité. A l'inverse, dans les thermogrammes correspondant aux films de PVP contenant les complexes d'inclusion, aucun pic de diffraction n'est observé, ce qui témoigne de la présence d'un système totalement amorphe (Figure 54). Or, la recristallisation de la TBZ sous forme de SD de 2ème génération avait été observée très tôt dans les films de PVP. Dans ce cas, la fabrication de CI a permis d'augmenter la stabilité de la TBZ sous forme amorphe. De plus, les CD semblent devenir totalement amorphes au cours du temps. Figure 54 : Observation DRX de la structure cristalline des films orodispersibles à base de PVP après 1 mois de stabilité. 4. 3. 4. 1. 3 Microscopie polarisante La microscopie polarisante a mis en évidence l'émergence de cristaux dans les films constitués d'HPMC (Figure 55). Selon les résultats obtenus précédemment en DRX, ces cristaux doivent correspondre à l'-CD cristallisée ou à la précipitation des CI. A contrario, dans les ODF composés de PVP, la présence de cristaux n'a pas été observée dans les deux formules. Figure 55 : Images MEB des ODF CI après 1 mois de stabilité. 4. 3. 4. 1. 4 FT-IR Le Tableau 28 recense les pics caractéristiques de la TBZ et l'-CD présents dans les ODF après 1 mois de stockage issus des spectres donnés en Annexe 7. Par rapport aux résultats obtenus à T 0, des différences sont observées dans les films constitués d'HPMC. En effet, dans le film d'HPMC dans lequel les CI ont été incorporés en solution (procédé 1), l'apparition du pic caractéristique de l'-CD poudre à 1640 cm-1 est observée témoignant de sa recristallisation et confirmant le résultat obtenu en DRX. Pour le film d'HPMC contenant les CI incorporés à l'état solide (procédé 2), le pic caractéristique des alcools est moins décalé qu'à l'origine indiquant la perte des interactions TBZ-CD. Cette observation peut être corrélée aux résultats obtenus en DRX et en microscopie polarisante qui montrent la présence de cristaux dans cette formulation. Dans les films à base de PVP, aucun changement n'est observé par rapport à T 0, indiquant le maintien des interactions et de la structure initiale du système. Tableau 28 : Groupements caractéristiques de la TBZ et de l'CD dans les ODF CI après 1 mois de stockage. Groupements caractéristiques de la TBZ [C O] (cm-1) [C C] (cm-1) [C-N] (cm-1) [C-O-C] (cm-1) TBZ 1697 ; 1257 1605 ; 1514 ; 1462 1226 1107 HPMC-ODF TBZ 1726 ; 1261 1514 - 1107 (DS) - T1mois HPMC-ODF CI (1) - 1724 - - - T1mois HPMC-ODF CI (2) - 1725 - - - T1mois PVP-ODF TBZ (DS) - 1697 ; 1261 1512 ; 1436 1224 1107 T1mois PVP-ODF CI (1) - - 1461 1228 - T1mois PVP-ODF CI (2) - - 1462 - - T1mois Groupements caractéristiques de l'-CD [O-H] (cm-1) [CH2] (cm-1) [C-O] (cm-1) -CD 3258 2926 1640 1154 ; 1029 HPMC-ODF CI (1) - 3351 2926 1647 - T1mois HPMC-ODF CI (2) - 3348 2926 - - T1mois PVP-ODF CI (1) - 3338 2924 - 1150 ; 1030 T1mois PVP-ODF CI (2) - 3331 2925 - 1150 ; 1030 T1mois 4. 3. 4. 1. 5 Etude de la libération du PA Les profils de libération de la TBZ complexée ou non et incorporée dans les films après 1 mois de conservation, sont présentés en Figure 56. Comme décrit dans le chapitre précédent, la TBZ contenue dans le film d'HPMC sous forme de SD de 2ème génération présente un profil de dissolution similaire au T 0 ; tandis que dans le film constitué de PVP, une diminution de la quantité de PA libéré est observée (perte de 25%) due à sa recristallisation dans les films de PVP. A T 0, le pourcentage de libération total de TBZ complexée contenue dans les films d'HPMC et PVP, est respectivement de 93 et 98, 5%. Après 1 mois de conservation l'augmentation du pourcentage de PA libéré est observée, quel que soit la méthode d'incorporation des CI. En effet, la quantité totale de TBZ libérée au bout de 30 minutes est d'environ 100% avec le film d'HPMC et 106% avec le film de PVP. Cependant, cette augmentation observée après 1 mois de conservation n'est pas significative (0, 05). Néanmoins, le taux de libération de la TBZ n'a pas chuté dans le temps montrant ainsi que la TBZ complexée ne s'est pas réorganisée en cristaux. En d'autre terme, l'utilisation de la CD a permis d'améliorer la stabilité de la TBZ sous forme amorphe notamment pour les ODF à base de PVP en diminuant la mobilité moléculaire du PA. % de TBZ libérée HPMC-ODF TBZ (SD)-T1mois HPMC CI (1)-T1mois HPMC CI (2)-T1mois PVP TBZ (SD)-T1mois 20 PVP-ODF CI (1)-T1mois PVP-ODF CI (2)-T1mois Temps (minute) Figure 56 : Profil de libération de la TBZ incorporée dans les films sans CI et avec CI secs ou en solution après 1 mois de stockage. 4. 3. 4. 2 Masquage du goût Les notes attribuées par le panel sont disponibles dans l'Annexe 8. La moyenne des notes a été calculée pour chaque temps de mesure (Figure 57) afin d'observer une tendance quant au goût ressenti. Les notes obtenues montrent une variabilité interindividuelle importante, c'est pourquoi les écarts types n'ont pas été intégrés à la Figure, mais ils pourront être consultés dans l'annexe 8. F1 1, 5 F2 F3 Score 1 F4 Limite acceptabilité 0, 5 Temps (Secondes) Figure 57 : Moyenne des notes attribuées (n 20) par le panel pour chaque formulation en fonction du temps. D'une façon générale, la sensation d'amertume apparat dès les premières secondes témoignant de la libération rapide de la TBZ dans la cavité buccale. Une amertume légère à prononcée est alors ressentie durant la première minute et l'atténuation du goût est ressentie à partir de 2 minutes. Cela peut être lié au temps de désintégration de l'ODF. En effet celui-ci est totalement désintégré lors de la 1ère minute. Le test montre que dans ce laps de temps, la sensation d'amertume est à son maximum, que la TBZ soit ou non en présence de CD. Ensuite, de 2 à 5 minutes, l'intensité diminue progressivement pour atteindre un ressenti de l'amertume très faible à nul. L'amertume générée par la TBZ ne persiste pas dans le temps et d'une façon générale, le panel s'attendait à une sensation amère beaucoup plus prononcée. Le Tableau 29 indique les scores attribués par les volontaires pour chaque formulation. La formule F1, dans laquelle aucun agent de masquage n'a été ajouté, se trouve majoritairement en dernière position (9 personnes sur 20). La formule F3, dans laquelle un arôme fruit des bois a été ajouté, peut être placée en 3ème position. La formule F2 (avec CD) peut être placée en 2ème position et la F4 (avec CD et arôme) en 1ère position avec 9 personnes sur 20 ayant préférées cette formule. Malgré la variabilité des notes obtenues, le classement des formulations peut être le suivant : F1. Les CD permettent donc de masquer le goût de la TBZ. L'ajout d'arôme à la formule contenant des CD (F4), n'apporte qu'une légère amélioration pour le score 0 et pas du tout pour le score 1 par rapport à F2. Tableau 29 : Scores attribués pour chaque formulation. F1 F2 F3 F4 Score 0 2 7 2 9 Score 1 4 6 8 2 Score 2 5 4 7 4 Score 3 9 3 3 5 Cette haute variabilité dans les notes attribuées reflète l'importance d'avoir un panel formé. En effet, les personnes ayant participé au panel étaient novices dans ce domaine. Le protocole du test aurait aussi pu être amélioré en effectuant, par exemple, un test blanc (TBZ en solution) afin que les participants aient une première idée et sache à quoi s'attendre en terme de ressenti de l'amertume. De plus, ces résultats hétérogènes peuvent aussi être expliqués par les différences interindividuelles. Ainsi, pour pouvoir étudier des résultats portant sur une appréciation hautement subjective, un très grand nombre de personne est nécessaire pour que cela soit significatif. 4. 3. 4. 3 Conclusion étude physicochimique et organoleptique L'incorporation de complexes d'inclusion TBZ-CD a été effectuée dans le but d'améliorer la stabilité et les propriétés organoleptiques des ODF. Les résultats ont montré que la TBZ n'avait pas recristallisé après 1 mois de conservation dans le film de PVP et que le profil de dissolution de la TBZ avait été maintenu. Ainsi, l'ajout de CD a permis dans ce cas d'augmenter la stabilité de la TBZ dans cette matrice. Cependant, dans les films composés d'HPMC, une cristallisation des CD a été observée montrant que ces dernières ne sont pas stables dans cette matrice. Néanmoins, la TBZ ne semble pas avoir recristallisée et le profil de dissolution initiale a bien été retrouvé après 1 mois de conservation. La TBZ dans les films à base d'HPMC reste donc stable. Cela était déjà le cas pour les systèmes ternaires TBZ-Acide citrique-HPMC donc cette stabilité n'est pas liée à la présence des CD. Enfin, l'incorporation des CD dans le système a montré des résultats encourageants pour masquer le goût amer de la TBZ. 4. 4 Conclusion Dans cette partie, les CD ont été incorporées dans les ODF sous forme de complexes d'inclusion avec la TBZ dans l'optique d'améliorer la stabilité des SD, décrites dans le chapitre précédent, et de limiter les problèmes de recristallisation éventuels de la TBZ dans les films. De plus, les CD présentent aussi des propriétés de masquage de goût largement employé en aromatisation des formes pharmaceutiques. Pour mener à bien ce projet, une étude de solubilité de la TBZ en présence de CD à différentes concentrations a été conduite montrant des profils de solubilité de type AL en présence de l' et de la -CD et de type Bs en présence de la -CD. La préparation de CI secs par atomisation, à différents ratios, a été effectuée afin de déterminer la quantité optimale d'-CD à utiliser pour inclure la TBZ. Cette étude a montré que le ratio (1 : 2) permettait d'obtenir un nouveau composé témoignant de la formation de complexes TBZ-CD. Les CI ont ensuite été incorporés en solution ou à l'état solide dans les gels de polymères (HPMC et PVP) afin d'obtenir des ODF. La caractérisation des ODF chargés en CI a mis en évidence d'une part, la réorganisation et/ou précipitation des CI dans les ODF composés d'HPMC et d'autre part, leur bonne stabilité dans les films de PVP. Après 1 mois de conservation, la TBZ complexée est restée stable dans les films de PVP. Les CD permettent donc de maintenir l'état amorphe de la TBZ au sein des PVP-ODF. Ainsi, dans le cas o le PA tend à recristalliser dans la matrice, l'utilisation des CD peut être une stratégie pour améliorer sa stabilité. Enfin, l'incorporation de l'CD pour améliorer les propriétés organoleptiques de la TBZ a été encourageante. CONCLUSION GENERALE ET PERSPECTIVES Le principal objectif de ce projet a été de mettre au point un film orodispersible (ODF) de tétrabénazine (TBZ) afin d'améliorer l'acceptabilité, la sécurité et l'efficacité d'un traitement pour la population pédiatrique. En effet, ce PA n'existe que sous la forme comprimé et fait partie des principes actifs prioritaires pour lesquels le développement d'une forme galénique adaptée à la population pédiatrique est nécessaire. La première étape de ce travail a consisté à formuler la TBZ sous forme d'un ODF à partir de 4 polymères hydrophiles : hydroxypropylméthylcellulose (HPMC), polyvinylpyrrolidone (PVP), Pullulan (PUL) et hydroxyethylcellulose (HEC). Les caractérisations physico- chimiques, mécaniques et biopharmaceutiques ont montré que les ODF formulés remplissaient les conditions fixées dans le cahier des charges, à savoir : 9 Utiliser un minimum d'excipients à risque pour les enfants ; 9 Incorporer 12, 5 mg de TBZ/film (4cm2) ; 9 Obtenir un temps de désintégration totale de l'ODF < 1 minute ; 9 Obtenir une teneur en eau < 10% ; 9 Obtenir une forme facile à manipuler : souple et résistante. Au cours de cette première étude, une augmentation importante du taux de libération de la TBZ dans le milieu salivaire, a été observée. Cette amélioration importante de la dissolution a été attribuée à l'état amorphe de la TBZ dans les ODF. Cependant, une recristallisation de la TBZ a été constatée au cours de l'étude de stabilité dans les ODF à base de PVP et d'HEC. A la suite de cette étude, l'ODF à base d'HPMC a été sélectionné comme la formule de choix pour l'administration de la TBZ. En effet, en plus de remplir les conditions fixées dans le cahier des charges, c'est celle qui offre les meilleures propriétés mécaniques, en termes de flexibilité et de robustesse et la meilleure stabilité (toutes les propriétés initiales conservées pendant au moins 6 mois). Néanmoins les résultats obtenus au cours de cette première étude ont soulevé quelques questions. Quel est le rôle des polymères dans l'amélioration de la dissolution du PA ? Quelle est la contribution de l'acide citrique ? Pourquoi la TBZ reste-t-elle à l'état amorphe dans les films à base d'HPMC et de PUL et recristallise dans les ODF à base de PVP et d'HEC ? Ces questions ont fait écho à des problématiques rencontrées dans la formulation de systèmes appelés dispersions solides (SD). Ainsi, les ODF constitués d'un support et d'un PA amorphes sont considérés comme des SD de type amorphe. Ces systèmes sont connus pour leur capacité à augmenter la dissolution des PA peu hydrosolubles (BCS classe II et IV) mais aussi pour leur instabilité (recristallisation du PA lors du stockage et précipitation lors de la dissolution). La seconde étude a donc consisté à caractériser les ODF comme des SD amorphes afin de répondre aux questions précédentes. Elle a montré que la solubilisation de la TBZ dans l'eau acidifiée (acide citrique) permettait d'obtenir un PA sous forme amorphe améliorant ainsi sa dissolution in vitro. Toutefois, cet état n'est maintenu qu'en présence du support polymère qui permet de prévenir la vitrification du PA et donc sa re-précipitation dans le milieu de dissolution. De plus, cette étude a permis d'expliquer les phénomènes de recristallisation de la TBZ au cours du temps en fonction des différents polymères utilisés. Elle montre alors que la présence d'interactions hydrogène est indispensable dans le maintien de la forme amorphe de la TBZ. Le 2ème facteur influant dans la stabilité de notre système est l'effet vitrifiant du polymère sur la TBZ. Dans notre cas, la miscibilité polymère/TBZ semble avoir une importance dans le maintien de la sursaturation en PA dans le milieu de dissolution mais pas sur la stabilité de l'état amorphe lors de la conservation. Enfin, cette étude a montré que lorsque tous les paramètres (bonne miscibilité, effet vitrifiant et liaisons hydrogène) étaient réunis, la SD restait stable au cours du temps et offrait une libération accrue du PA dans le milieu de dissolution, maintenue durant au moins 2 heures (cas de l'HPMC). Une des stratégies permettant de promouvoir la stabilité des SD amorphes et de maintenir leur capacité à améliorer la dissolution des PA peu solubles, est l'incorporation d'un additif supplémentaire (SD de 3ème génération) comme par exemple les cyclodextrines (CD). Les CD ont été choisies pour former des complexes d'inclusion (CI) avec la TBZ afin d'améliorer les propriétés biopharmaceutiques des SD ; En outre, elles peuvent aussi contribuer au masquage de l'amertume prononcée de la TBZ. L'CD a été sélectionnée pour fabriquer des CI, car elle augmentait davantage la solubilité de la TBZ que les CD et . La formation d'un CI s'est avérée plus concluante avec le ratio TBZ : CD de (1 : 2), il a donc été choisi pour la suite de l'étude. Les CI ont été incorporés dans les gels d'HPMC et PVP pour former les ODF soit en solution (procédé 1), soit à sec après séchage par atomisation (procédé 2). Au cours de cette étude nous avons constaté que les CI seuls amélioraient la dissolution de la TBZ dans le milieu salivaire mais la quantité de PA en solution tendait à diminuer au cours du temps montrant, encore une fois, l'importance du polymère dans la stabilisation du système. L'incorporation des CI dans les ODF a montré une augmentation significative du pourcentage de TBZ dissous en milieu salivaire par effet synergique. Le procédé de fabrication n'a pas eu d'influence sur le système. Après 1 mois de stabilité, l'émergence de cristaux dans l'ODF à base d'HPMC est constatée tandis que dans l'ODF à base de PVP, le système reste totalement amorphe. Les cristaux obtenus correspondent à la précipitation des CD et non de la TBZ expliquant un profil de dissolution du PA similaire au temps initial. La précipitation des CD dans l'ODF n'est donc pas problématique car l'état amorphe du PA est conservé. Ainsi, dans le cas de l'ODF à base d'HPMC, le maintien de la TBZ à l'état amorphe est permis par le polymère ; alors que pour l'ODF à base de PVP, la stabilité de la TBZ est permise par l'ajout des CD. Les CD peuvent donc améliorer la stabilité des SD amorphes lorsque les interactions hydrogène PA-CD sont maintenues. Enfin, les résultats du test sensoriel effectué sur un panel de volontaires ont montré une amélioration des propriétés organoleptiques des ODF (amélioration du goût) avec l'incorporation de CD dans le système. En conclusion, une formule innovante sous forme d'ODF a été réalisée pour l'administration orale de TBZ à la population pédiatrique. Ce système compte 4 constituants majeurs : 9 La TBZ comme principe actif d'intérêt ; 9 L'acide citrique comme agent solubilisant ; 9 L'HPMC comme polymère matriciel garantissant le maintien de l'état amorphe du PA ; 9 Les CD comme agent complexant et masquant. Cette formule offre : 9 de bonnes propriétés mécaniques permettant la manipulation des ODF et leur transport ; 9 une bonne désintégration du film et une dissolution de la TBZ dans la cavité buccale assurant une administration simple aux enfants ; 9 un maintien de l'état amorphe du PA au cours du temps assurant sa stabilité. Ces constituants sont la base d'une formule pertinente pour des ODF de TBZ. Cependant, la formulation doit encore être optimisée. En effet, l'incorporation de la TBZ dans des CD a considérablement diminué sa quantité dans la formule. Le chargement des films ayant ses limites, il faudrait trouver le ratio TBZ/CD optimal pour incorporer davantage de PA tout en en préservant les propriétés mécaniques et biopharmaceutiques des films. Des CD modifiées pourraient être testées pour la formation de CI avec la TBZ (HPCD par exemple), ou encore l'utilisation de polymères de CD (poly-CD) pourrait être une alternative permettant d'allier l'effet stabilisant des polymères et l'effet complexant des CD (Skiba et al. , 2014). Il serait de plus intéressant d'approfondir les études de palatabilité menées notamment en optimisant le masquage de l'amertume de la TBZ. En effet, bien que les CD contribuent significativement au masquage de cette amertume, celle-ci, d'après le panel, demeure relativement présente dès les 1ères secondes après administration du film. Ce résultat ne semble pas surprenant compte-tenu du fait que nous avons cherché à améliorer la dissolution de la TBZ dans la cavité buccale par la formation de dispersions solides ou de complexes d'inclusion dans les CD, et que c'est ce PA à l'état dissous qui se fixe sur les récepteurs gustatifs. Il serait donc opportun d'apporter au sein de la formulation des aromatisants adaptés ou d'autres agents masquant entrant en compétition avec les récepteurs gustatifs. Cette bonne palatabilité est un point clef du cahier des charges lors du développement d'une forme galénique administrée dans la cavité buccale notamment en pédiatrie. Une autre alternative pourrait être d'envisager l'encapsulation de la TBZ au sein de nanoparticules polymères incorporées dans les ODF. Toutefois, cette alternative nécessite de lever certains verrous comme : i) l'inclusion d'une quantité suffisante de nanoparticules de TBZ dans les films pour obtenir le dosage adéquate ou encore ii) le maintien d'une cinétique de dissolution rapide du PA. De plus, une étude in vitro de pénétration du PA à travers la muqueuse buccale pourrait être intéressante dans le but de déterminer quelle quantité de TBZ est susceptible de passer directement dans la circulation systémique. Ce type d'étude pourrait être conduit sur des modèles de muqueuses buccales reconstituées comme les HOE (Human Oral Epithelium) développées par Episkin par exemple. Enfin, des études in vivo pourraient être conduites dans le but de comparer le profil pharmacocinétique de la TBZ administrée sous forme de comprimé et sous forme d'ODF. Cette étape nécessite d'une part, le choix d'un modèle animal adapté à l'administration orale d'ODF, et d'autre part la mise au point d'un protocole expérimental complet avec le développement de méthodes analytiques de dosage de la TBZ et de ses métabolites dans le sang. ANNEXES Annexe 1 : PIP TBZ Annexe 2 : Article publié du chapitre 2 expérimental Annexe 3 : Matériel et méthodes de l'analyse par LC-MS uHPLC Agilent 1290 Infinity DAD (diode array detector) Agilent 1260 Infinit MS Agilent 6120 Quadrupole Colonne Zorbax Eclipse C18 2. 1mm*50mm*1. 8m Température de la colonne 40C Volume d'injection 0. 1 L Débit 0. 5 mL/min Phase mobile 55% tampon acétate d'ammonium 10 mM pH Mode d'élution isocratique 4. 5 45% ACétoNitrile (ACN) optima DAD pour l'HPLC 254 (universel) détecteurs à barrettes de diodes 575 (jaune) 350 (impureté m/z 316) 282 (maximum d'absorption de la TBZ) MSD1 Total Ion Current TIC Full scan 100-1000 fragmentor 130 MSD2 Selected Ion Monitoring SIM [314. 2] (TTBZ-H) [316. 2] (DTBZ-H) [318. 2] (TBZ-H) [336. 2] (TBZ-H2O) Température du gaz 350C Débit du gaz (drying gas) 12L/min Pression du nébuliseur 35 psig Voltage du capillaire 3000V Annexe 4 : Courbe d'étalonnage de la TBZ Courbe étalonnage TBZ (n 5) y 15, 949x - 0, 7438 140 R 0, 9991 Aire sous le pic [TBZ] en g/ml Annexe 5 : Spectres FT-IR des composés purs Spectre de la TBZ : Spectre du mélange TBZ-Acide citrique : Spectre l'-Cyclodextrine : Spectre de l'-Cyclodextrine après séchage par atomisation : Annexe 6 : Comparaison des pics de diffraction apparus après 1 mois de stockage avec les pics caractéristiques de la TBZ et l'-CD. DIF Distance and Intensity File. Un DIF contient la liste des pics détectés par calcul dans un diagramme DRX et placés délibérément dans ce type de fichier. Il s'agit d'une liste de paires (d, i) pour chaque pic du diffractogramme. Annexe 7 : Spectres FT-IR des ODF contenant les CI- T 1mois. Spectre HPMC-ODF CI(1) : Spectre HPMC-ODF CI (2) : Spectre PVP-ODF CI (1) : Spectre PVP-ODF CI(2) : Annexe 8 : Scores attribués par le panel de volontaires. TESTEUR Ecart moyenne FORMULE 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 type T 10 secondes F1 3 0 1 1 2 1 2 0 1 1 1 2 0 0 1 1 3 0 1 2 1, 15 0, 9 F2 2 0 1 2 1 1 2 2 1 2 0 2 0 0 1 0 0 0 1 1 0, 95 0, 8 F3 0 0 1 1 1 0 1 0 1 2 1 2 0 1 1 0 0 0 1 1 0, 7 0, 7 F4 0 0 2 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 2 2 0 0 1 0, 6 0, 8 T 30 secondes F1 3 1 1 1 0 1 2 0 2 3 2 2 1 0 2 1 2 1 1 2 1, 4 0, 9 F2 2 0 0 1 0 1 2 2 1 2 1 2 0 0 1 0 0 0 1 2 0, 9 0, 9 F3 0 0 1 1 0 1 2 0 2 3 2 2 0 1 1 1 1 0 1 1 1 0, 9 F4 0 1 2 1 0 2 1 3 1 0 1 2 0 1 0 3 2 0 0 2 1, 1 1, 0 T 1 minute F1 3 0 0 0 0 0 2 1 2 3 2 1 1 0 1 2 2 1 1 2 1, 2 1, 0 F2 3 0 0 1 0 1 2 3 2 2 2 2 1 0 1 1 0 0 0 2 1, 15 1, 0 F3 3 0 0 0 0 1 1 0 2 2 2 1 1 0 1 1 1 2 0 2 1 0, 9 F4 0 2 0 1 0 2 2 3 2 1 1 2 0 0 0 3 2 0 0 2 1, 15 1, 1 T 2 minutes F1 3 0 0 0 0 1 1 0 0 2 2 1 0 0 1 1 2 0 0 2 0, 8 1, 0 F2 2 0 0 1 0 1 2 2 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0, 7 0, 7 F3 2 0 0 0 0 0 1 2 0 1 1 2 0 0 0 1 1 2 0 2 0, 75 0, 9 F4 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 3 1 1 0 1 0, 6 0, 8 T 3 minutes F1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0, 45 0, 5 F2 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0, 25 0, 4 F3 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0, 4 0, 5 F4 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 3 1 0 0 1 0, 5 0, 8 T 4 minutes F1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0, 2 0, 4 F2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0, 1 0, 3 F3 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0, 25 0, 4 F4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 2 0 0 0 1 0, 25 0, 6 T 5 minutes F1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0, 15 0, 4 F2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0, 0 F3 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0, 1 0, 3 F4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0, 1 0, 3 REFERENCES Abruzzo A. , Bigucci F. , Cerchiara T. , Vitali B. , Luppi B. , 2012. 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au l'adalimumab ont été lentes, le pic de concentration sérique étant atteint 5 jours environ après l'administration. | EMEA_V3 | Medicinal |
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Fièvre et portage asymptomatique en zone rurale au Sénégal, étiologies et prévalence Anne-Lise Desjacques To cite this version : Anne-Lise Desjacques. Fièvre et portage asymptomatique en zone rurale au Sénégal, étiologies et prévalence. Sciences du Vivant [q-bio]. 2019. dumas-02170689 HAL Id : dumas-02170689 Submitted on 2 Jul 2019 HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers. L'archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d'enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés. Fièvre et portage asymptomatique en zone rurale au Sénégal, étiologies et prévalence T H È S E A R T I C L E Présentée et publiquement soutenue devant LA FACULTÉ DES SCIENCES MEDICALES ET PARAMEDICALES DE MARSEILLE Le 12 Avril 2019 Par Madame Anne-Lise DESJACQUES Née le 26 janvier 1990 à Sainte-Foy-Les-Lyon (69) Pour obtenir le grade de Docteur en Médecine D. E. S. de MÉDECINE GÉNÉRALE Membres du Jury de la Thèse : Monsieur le Professeur FOURNIER Pierre-Edouard Madame le Professeur FENOLLAR Florence Monsieur le Professeur BROUQUI Philippe Monsieur le Docteur CASSIR Nadim Président Directeur Assesseur Assesseur Madame le Docteur ZANDOTTI Christine Assesseur Remerciements A mon jury de thèse A mon président de jury, Monsieur le Professeur Pierre-Edouard Fournier Vous me faites le très grand honneur d'avoir accepté de présider cette thèse. Je vous remercie de l'intérêt que vous avez bien voulu portez à mon travail. Je vous prie d'accepter le témoignage de ma sincère reconnaissance A ma directrice de thèse, Madame le Professeur Florence Fenollar Vous m'avez fait l'honneur d'accepter de diriger ce travail. Je vous remercie pour votre encadrement et votre disponibilité durant la réalisation de cette thèse. Veuillez trouver ici l'expression de mon profond respect. A Monsieur le Professeur Philippe Brouqui Vous me faites l'honneur d'apporter votre expérience à la critique de ce travail en acceptant d'être membre de mon jury de thèse. Veuillez croire en l'expression de ma respectueuse considération. A Monsieur le Docteur Nadim Cassir Je vous prie de recevoir mes sincères remerciements pour avoir accepté de juger ce travail. Veuillez trouver ici l'expression de ma reconnaissance. A Madame le Docteur Christine Zandotti Vous me faites l'honneur d'accepter de siéger à ce jury de thèse et de juger ce travail. Je vous remercie pour la gentillesse et la disponibilité dont vous avez fait preuve à mon égard. Remerciements Aux membres des équipes de recherche VITROME et MEPHI J'adresse mes remerciements au Docteur Oleg Mediannikov pour sa disponibilité. Je remercie le Docteur Céline Gazin pour son aide précieuse dans la réalisation de mon projet de recherche. J'accorde une profonde reconnaissance aux techniciennes de biologie moléculaire Emilie et Annick. Votre partage d'expérience et votre soutien m'ont permis de mener à bien ce travail fastidieux. Sans vous rien n'aurait été possible. Je remercie mes amis thésards Younes et Hacene pour leur gentillesse et leurs conseils. Remerciements Aux médecins et professionnels de santé qui m'ont aidé à tracer mon chemin Au Docteur Michel Bourgoin et au Docteur Christel Riera auprès de qui j'ai réalisé mes premiers pas en médecine générale. Merci de m'avoir fait découvrir les multiples facettes de l'exercice libéral. Merci de m'avoir donné foi en cette profession. Au Docteur Renaud Laurans, Merci de m'avoir épaulée lors de mes choix professionnels. Nos échanges m'ont sincèrement aiguillée. A Jacques et Jean-Marie, mes mentors, Vous avez su m'orienter vers une spécialité passionnante, dans laquelle mon épanouissement sera certain. Merci de m'avoir ouvert la porte de vos cabinets, merci pour votre générosité. C'est un immense plaisir d'apprendre à vos côtés. A Constance, Merci pour le partage de ton expérience. Grâce à toi, j'ai été sensibilisée à une médecine de soins, fondée sur l'écoute et le don de soi. A Alexandra, Merci pour nos échanges passionnants et pour ta présence apaisante. A nos voyages et aventures futures ! A toute l'équipe de HOMA, notamment les super womens Alexandra, Christelle, Faustine et Orianna. Merci pour votre énergie, votre humour et votre bonne humeur ; un vrai cocktail anti-dépresseur. Vous côtoyer m'a rendu impatiente de m'installer. Remerciements A ma famille A mes parents, à qui j'accorde tant d'amour et de reconnaissance, Merci de m'avoir épaulée durant ces longues années d'étude. A vos côtés, j'ai pu mener à bien ce merveilleux projet professionnel. Je vous remercie infiniment pour votre générosité et pour vos multiples attentions (mention spéciale aux tentatives de tarte aux prunes de papa). A mon frère et mes sœurs, A Pauline, tu as été un véritable rayon de soleil durant les épreuves. A mes venues parisiennes o tu mas ouvert les bras ; A nos nombreux défis couloirs de hors- pistes, premier semi-marathon-. Merci pour ta générosité, merci pour ces merveilleux souvenirs. A Lorène, tu as été un pilier, une boussole. A notre colocation beaucoup trop studieuse durant ces années d'externat, malgré le pub situé juste en bas de l'immeuble ; A notre voyage au Mexique et à notre initiation (approximative) au surf. Merci pour ta douceur et ton écoute. A Loïc, tu as été une source d'énergie, Huit ans de moins mais quelques doses de folie en plus, toujours prêt à faire l'ouverture des pistes quelle que soit l'heure du coucher, mais surtout toujours là pour rendre service. Merci pour ta générosité, ton dynamisme et pour ton répertoire incalculable de répliques de films et de phrases d'humoristes. A Grand-maman, Aussi loin que remonte ce souvenir, je t'offre une éternelle reconnaissance pour m'avoir accueillie chez toi durant ma première année de médecine. Je t'accorde une douce pensée en ce moment particulier ; me voilà médecin, en partie grâce à toi. Remerciements A mes amis A Priscille et Marine, mes amies d'enfance, à côté de qui je me suis assise le jour de la rentrée sur les bancs de la faculté. Merci pour ces innombrables moments partagés. A Hélène, Marie et Nathalie, à nos nombreux souvenirs durant ces années d'externat : A nos premiers pas à l'hôpital, à ces multiples soirées médecine et soirées déguisées, à votre capacité à transformer la tisane en rosé, à nos voyages en Amérique du Sud. A mes amis rencontrés durant l'internat, A Chloé, ma confidente, A notre premier semestre d'internat à Avignon, à nos soirées à refaire le monde autour d'un verre. Merci pour cette complicité, merci pour ton écoute. A Alice, mon acolyte d'aventures, A nos séjours d'immersion en pleine nature ; à nos futurs défis. Merci pour ton dynamisme et ta joie de vivre. A Célia, ma source de bonne humeur, A nos week-ends improvisés, à cette année de dur labeur partagée. Merci pour ton optimisme et pour ta générosité. A Clémentine, ma brillante artiste, A nos souvenirs de collocation, nos excursions réunionnaises, à nos futures soirées dessin au coucher du soleil. Merci pour ta douceur. A Aurélie, à nos pauses café-thérapie au soleil lors de cette année recherche. Merci pour ton enthousiasme permanent. A Charline, A nos petits moments de répit durant ce semestre éprouvant. Merci pour ta générosité et tes attentions. A Mélanie, merci pour ton sourire, tes conseils avisés et ton énergie débordante. Remerciements A Michalle, ma grande-sœur d'adoption. Merci pour tout ; ton soutien, ton écoute, ta générosité. Je te serais éternellement reconnaissante. Merci à Isabelle et à Jean-Baptiste de m'avoir accueilli dans votre maison du bonheur. Merci pour votre générosité. Isabelle, Je me revoie encore sur la terrasse ensoleillée bercée par vos chants d'Opéra. A mes amis passionnés et aventuriers, A Denis, mon binôme de trail, A notre passion pour la nature et pour la course. A nos escapades dans les calanques, en haut de la Pierra Menta ou dans les cirques réunionnaises. Merci pour ces moments inoubliables et hors du temps. A tes côtés j'ai appris la patience et la persévérance. Un immense merci pour ton aide dans la réalisation de mon travail de thèse. A Laurène, ma sœur de cœur, A nos défis relevés ensembles, à nos séances de natation en mer en plein hiver. A notre passion pour la montagne et pour le ski. Tu es toujours là pour relever de nouveaux défis. Merci de me transmettre ta folie et ta joie de vivre. A Emma, mon aventurière, A notre amour pour la découverte et les voyages, à nos séances de slackline/ médiation à Benodet, à notre premier vol en parapente. Merci pour toutes ces échappées belles à tes cotés. A toute la team de Crest-Voland : A Chloé, Edouard, Arthur, Adrien, Amélie, Yvan, Thomas et tous les autres. A mes pauses-ski avec vous durant mes révisions de première année ou d'internat, aux champs de poudreuse du mont Vores, aux soirées chez Dolo. Merci pour ces week-ends 100% oxygène qui ont ensoleillé ces années d'études. A tous mes amis de Marseille et d'ailleurs, A Pierre et Aymeric, aux sorties ski et aux diners presque parfaits (merci Pierrot), A Renaud et ta bonne humeur, A Thierry et Jean pour nos apéros du jeudi (ont-ils déjà eu lieu ? ), A Kalixa et son éternelle motivation. A Victor, Johan et Miguel mes amis réunionnais, merci pour votre accueil et votre générosité. Remerciements A Marseille et son parc national des calanques, Aux magnifiques paysages et aux innombrables sentiers qu'il nous offre. A ces moments d'introspection et de méditation en haut de la grande Candelle. A ces heures à contempler et dessiner le paysage. A la nature et au sport, qui m'ont permis de me ressourcer et d'atteindre mes objectifs. SOMMAIRE RESUME I. INTRODUCTION II. MATERIEL ET METHODES 1. Population à l'étude 1-2 3-5 2. Inclusion des sujets et recueil des données cliniques 3. Recueil des échantillons respiratoires 4. Analyse des échantillons 4. 1. Extraction de l'ADN et de l'ARN des échantillons sanguins, nasaux et pharyngés 4. 2. Identification de bactéries et de Plasmodium falciparum par biologie moléculaire 4. 3. Identification de virus respiratoires par biologie moléculaire 5. Analyses statistiques III. RESULTATS 6-8 1. Echantillons à l'étude et screening en pathogènes respiratoires 2. Caractéristiques démographiques et données cliniques 3. Prévalence des micro-organismes respiratoires identifiés par PCR en temps réel 4. Données démographiques et prévalences en pathogènes respiratoires 5. Signes cliniques et présence en pathogènes respiratoires IV. DISCUSSION V. CONCLUSION ET PERPECTIVES VI. REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES VII. ANNEXES VIII. SERMENT D'HIPPOCRATE 9-13 14 15-18 19-29 30 Résumé Les pathologies infectieuses sont la première cause de mortalité au Sénégal et restent un problème majeur de santé publique en Afrique sub-saharienne. Le paludisme et les infections respiratoires en sont les principaux responsables. Néanmoins en zone rurale, l'identification des étiologies de fièvre reste inconstante, l'accès à des tests diagnostiques étant limité. Récemment, le recours aux outils moléculaires dans les villages ruraux de Dielmo et Ndiop a permis d'identifier des pathogènes émergents potentiellement responsables de fièvre. En vue d'explorer les causes de fièvres au Sénégal et d'identifier des sujet réservoirs, notre étude a été menée sur une cohorte de 377 sujets fébriles et de 390 témoins asymptomatiques résidants dans les villages ruraux de Dielmo et Ndiop. Des prélèvements naso-pharyngés et sanguins ont été recueillis durant l'année 2016 en vue de rechercher 10 bactéries, 7 virus respiratoires et Plasmodium falciparum par biologie moléculaire Pour 43% des sujets fébriles, des micro-organismes étaient retrouvés dans le sang. La prévalence naso-pharyngée en pathogènes respiratoires était de 93%. H. influenzae et S. pneumoniae étaient les principaux agents infectieux retrouvés avec des prévalences respectives de 88% et 65%. Leur association était retrouvée chez 51% des patients fébriles, à la fois dans le sang et dans le naso-pharynx. Un portage asymptomatique a été mis en évidence chez 53% des témoins pour les bactéries respiratoires et pour le Rhinovirus et le virus influenzae A. La prévalence élevée des infections respiratoires souligne leur place majeure dans les causes de fièvre au Sénégal et incite à la promotion de campagnes vaccinales en zone rurale. La mise en évidence de porteurs sains pour l'ensemble des pathogènes respiratoires recherchés pourrait expliquer leur mécanisme de transmission, potentiellement à l'origine d'épidémies. INTRODUCTION I- En Afrique sub-saharienne les pathologies infectieuses représentent un problème majeur de santé publique, responsables de 30% de la mortalité générale et de 50% de la mortalité infantile. Les principales causes de fièvre sont le paludisme, les infections respiratoires et les infections digestives (1). Cependant, en zone rurale les étiologies de fièvre ne sont pas toujours identifiées, l'accès à des tests de diagnostic étant limité (2). La fièvre est par défaut attribuée au paludisme sans confirmation microbiologique préalable (3). Au Sénégal, le recours aux outils moléculaires dans les dispensaires des villages ruraux de Dielmo et Ndiop a permis l'identification de pathogènes émergents responsables de fièvre (4, 5). Borrelia spp et Coxiella burnetii sont à l'origine de plus de 20% des fièvres chaque année (68). L'agent responsable de la maladie de Whipple, Tropheryma whipplei a été la cause d'une épidémie de fièvre non palustre au Sénégal (9, 10). Enfin, Rickettsia felis a été fréquemment identifié chez les patients fébriles en zone rurale (11, 12) tout comme Bartonella quintana (13). En outre, suite à une meilleure identification des causes de fièvre au Sénégal et à l'utilisation de moustiquaires, le nombre de fièvres attribuées au paludisme a diminué (14). Néanmoins, 20% des fièvres en zone rurale restent sans étiologie et justifie des explorations complémentaires (15). Les infections respiratoires demeurent la première cause de mortalité d'origine infectieuse au Sénégal (16). Les enfants de moins de cinq ans sont les plus touchés par ces pathologies (17, 18). Les principaux agents causals identifiés en zone urbaine au Sénégal sont Streptococcus pneumoniae, Staphyloccocus aureus et les virus respiratoires (19, 20). En zone rurale, les infections d'origine virale restent peu explorées. Les épidémies de grippe font l'objet d'une surveillance épidémiologique grâce aux sites Geosentinelle (21). Néanmoins, dans les villages de Dielmo et Ndiop, pour 50% des sujets présentant un syndrome grippal la recherche des virus Influenzae revenait négative (22). Ceci suggère l'implication d'autres virus respiratoires dans les syndromes fébriles et incite leur recherche lors du bilan étiologique des fièvres en zone rurale au Sénégal. Le microbiote respiratoire varie au cours d'une infection et s'enrichit en micro- organismes potentiellement pathogènes (23). Leur présence est alors corrélée à l'apparition de fièvre et de symptômes respiratoires (24). Cependant, le portage asymptomatique de bactéries pathogènes a déjà été rapportée en Arabie Saoudite (25) et en Afrique, notamment au Kenya et en Gambie (26). Le portage de virus respiratoires a été peu étudié jusqu'alors hormis aux Etats- 1 Unis o sa prévalence atteignait 7% (27). Aucune étude n'a été menée en Afrique. Pourtant, la présence asymptomatique de pathogènes respiratoire est responsable de leur transmission dans les communautés et en milieu hospitalier (28, 29). Elle serait à l'origine de maladies invasives et d'épidémie (30). La mise en évidence de sujets réservoirs permettrait de comprendre leur mécanisme de transmission (31) et de réduire la prévalence des infections causées par ces micro-organismes (32). Ainsi, devant le contexte épidémiologique et environnemental spécifique à l'Afrique sub- saharienne, il serait pertinent d'étudier les populations des zones rurales du Sénégal. Dans cette étude nous chercherons tout d'abord à identifier les étiologies de fièvre au Sénégal, dans les villages de Dielmo et de Ndiop. Par ailleurs, nous étudierons la prévalence naso- pharyngée en pathogènes respiratoires chez des sujets fébriles et des témoins asymptomatiques. L'objectif sera de déterminer la prévalence des infections respiratoires -en particulier virales- en zone rurale au Sénégal, d'étudier l'évolution du microbiote au cours de ces infections, et enfin, d'identifier de potentiels sujets réservoirs. 2 II- MATERIEL ET METHODES 1. Site d'étude et population de l'étude La cohorte de patients a été constituée en 2016. Elle était composée de 767 patients dont 377 sujets fébriles et 390 sujets asymptomatiques. Ces patients résidaient dans les villages ruraux de Dielmo et de Ndiop, à 280 km au sud-est de Dakar, près de la frontière gambienne au Sénégal (Figure 1). Les sujets fébriles ont été inclus durant l'ensemble de l'année 2016, comprenant la saison sèche de Novembre à Mai et la saison des pluies de Juin à Octobre. Des patients de tout âge et des deux sexes ont participé à cette étude. Les témoins ont été inclus uniquement durant le mois d'Octobre 2016. 2. Inclusion des sujets et recueil des données cliniques L'étude a été initiée avec l'approbation du comité Ethique du Sénégal (N53/ MSAS/ DPRS/ CNERS). Les sujets ont signés un consentement au moment de leur inclusion. Le recrutement des sujets fébriles se faisait lors de consultations volontaires dans les dispensaires de santé de Dielmo et Ndiop. Au cours des consultations, un formulaire renseignant la température et les signes cliniques était rempli pour chaque patient. Les signes cliniques étaient classés par appareil physiologique : oto-rhino-laryngé (ORL), pulmonaire, digestif, urinaire, neurologique, cutané. Les symptômes ORL étaient l'odynophagie, la rhinorrhée, les crachats et un examen clinique de la sphère ORL anormal. La toux, la dyspnée et une auscultation pulmonaire anormale étaient attribués à des signes pulmonaires. Les sujets présentant de la fièvre avec ou sans autre signe clinique étaient inclus dans l'étude. Les témoins asymptomatiques ont été inclus lors d'intervention des équipes médicales dans les villages de Dielmo et de Ndiop. Ils ne présentaient ni fièvre ni aucun symptôme évocateur d'une maladie évolutive lors de leur inclusion. 3. Recueil des échantillons respiratoires et sanguins Chez 377 des sujets fébriles, 377 écouvillons nasaux, 377 écouvillons pharyngés et 272 échantillons de sang ont été recueillis. Les 390 témoins asymptomatiques ont fait l'objet de prélèvements nasaux. Tous les écouvillons ont été placés dans des tubes Virocult (Sigma, France) et conservés à -80C (Figure 2). 3 4. Analyse des échantillons 4. 1. Extraction de l'ADN et de l'ARN Nous avons extrait l'ADN et l'ARN des échantillons nasaux et pharyngés en utilisant respectivement un kit EZ1 DNA Bacteria (Qiagen, Hilden, Allemagne) et un kit EZ1 RNA Advanced XL virus minikit (Qiagen) en accord avec les recommandations d'utilisation. L'automate d'extraction utilisé était EZ1 Automate XL (Qiagen). 4. 2. Identification de bactéries et de Plasmodium falciparum Nous avons procédé à des analyses moléculaires en utilisant des techniques de réaction de polymérisation en chane quantitative (qPCR) en temps réel. Les qPCR ont été effectuées en utilisant l'appareil C1000 Touch Thermal-cycler (Bio Rad, Hercule, CA, Etats-Unis). Les échantillons ont été préparés avec le kit Light-Cycler 480 Probes Master (Roche diagnostic, Meylan, France). Des contrôles négatifs et des contrôles positifs ont été placés à chaque run de qPCR. Le screening par biologie moléculaire comprenait la recherche de 10 bactéries et d'un parasite dans le naso-pharynx : Haemophilus influenzae, Streptococcus pneumoniae, Strepococcus pyogenes, Staphylococcus aureus, Neisseria meningitidis, Chlamydophila pneumoniae, Mycoplasma pneumoniae, Legionella pneumophila, Coxiella burnetii, Rickettsia felis et de Plasmodium falciparum. Dans le sang, Salmonella spp. , Tropheryma whipplei et Borellia spp ont été recherchés en complément. Les sondes et amorces utilisées pour l'identification, étaient spécifiques de chaque pathogène recherché. Elles avaient été préalablement validées par les données de la littérature et sont actuellement utilisées en routine à l'IHU Méditerranée Infection (Annexe 1). Pour l'identification des pathogènes, deux qPCR était réalisées, la première ciblant un gène de dépistage (gène 1) et la deuxième qPCR, un gène de confirmation (gène 2). Les résultats des amplifications étaient considérés comme positifs lorsque le Cycle Threshold (CT) était inférieur ou égal à 35 pour l'un des deux gènes et inférieur à 38 pour le second. 4. 3. Identification de virus respiratoires Nous avons procédé à l'identification des virus respiratoires à ARN, par biologie moléculaire, en utilisant des réactions de transcription inverse suivies de PCR quantitative en temps réel (qRT-PCR). 4 Les qRT-PCR ont été effectuées en utilisant l'appareil C1000 Touch Thermal-cycler (Bio Rad, Hercule, CA, Etats-Unis). Les échantillons étaient préparés avec Light-Cycler Multiplex ARN virus Master kit (Roche diagnostic, Meylan, France). Deux contrôles négatifs étaient placés à chaque cycle de qPCR. Un contrôle interne a été réalisé par RT-PCR du phage MS2. Le screening par biologie moléculaire comprenait la recherche de 7 virus respiratoires dans le naso-pharynx : virus influenza A, virus influenza B, virus respiratoire syncitial humain (VRS), rhinovirus, adénovirus, entérovirus, métapneumovirus. Aucun virus n'a été recherché dans le sang. Les sondes et amorces utilisées pour l'identification spécifique de chaque pathogène recherché, avaient été préalablement validées par les données de la littérature et sont actuellement utilisées en routine à l'IHU Méditerranée Infection (Annexe 2). 5. Analyses statistiques Les analyses statistiques ont été conduites en utilisant le logiciel R stat. Nous avons utilisé le test d'indépendance du khi-2 afin d'étudier l'association entre la prévalence en pathogènes respiratoires et plusieurs paramètres : les caractéristiques démographiques (âge et saison) et le site de prélèvement (nasal, pharyngé ou sanguin). Les résultats étaient interprétés avec un degré de liberté de 1 correspondant à un khi-2 de 3, 84. Le seuil de significativité statistique retenu était ainsi une p-value égale à 0, 05 avec un intervalle de confiance de 95%. De même, chez les sujets fébriles, nous avons procédé à des Odds Ratio avec un modèle de régression logistique. Le but était d'étudier la corrélation entre les signes cliniques et la présence naso-pharyngée des pathogènes identifiés. 5 III- RESULTATS 1. Echantillons de l'étude et screening en pathogènes respiratoires Chez les 377 sujets fébriles, 377 écouvillons nasaux, 377 écouvillons pharyngés et 272 échantillons de sang ont été recueillis. L'ADN a été extrait sur la totalité des échantillons nasaux, pharyngés et sanguins, permettant la recherche des 10 bactéries respiratoires et de P. falciparum. L'ARN a été extrait sur les 377 écouvillons nasaux et pharyngés mais sur aucun échantillon sanguin. Ceci était dû à un volume d'échantillon recueilli insuffisant. Ainsi, les virus respiratoires ont été recherchés uniquement sur les écouvillons nasaux et pharyngés. Chez les témoins asymptomatiques, 390 écouvillons nasaux ont été recueillis. L'extraction d'ADN pour la recherche en bactéries respiratoires a été réalisée sur la totalité des échantillons. Seulement 126 échantillons ont fait l'objet d'une extraction d'ARN pour l'identification de virus respiratoires. 2. Caractéristiques démographiques et statut clinique des sujets à l'étude Sur les 377 patients fébriles, la majorité était des enfants (72%) (Tableau 1). 51% des patients résidaient dans le village de Dielmo et 49% dans le village de Ndiop (0, 05). 50% (n 187) des prélèvements ont été réalisés durant la saison sèche, de Novembre à Mai, et 50% (n 190) durant la saison des pluies, de Juin à Octobre (p La plupart des patients fébriles présentaient des signes respiratoires (55%), dont 40% des signes pulmonaires (n 151 sur 377) et 15% des signes ORL (n 56). 22% présentaient une fièvre isolée (n 83) puis 21% des symptômes digestifs (n 80), et enfin 2% (n 7) des signes cutanés. 3- Prévalence en micro-organismes respiratoires identifiés par qPCR - Prévalence en micro-organismes dans le sang des sujets fébriles Dans le sang des sujets fébriles, la prévalence totale en pathogènes était de 43% (Tableau 2). 31% des sujets présentaient une bactériémie à H. influenzae et 26% une bactériémie à S. pneumoniae. S. aureus est retrouvé dans le sang de 6% des patients et S. pyogenes chez 2% d'entre eux. Sept cas de salmonellose (3%) et 12 cas de borrélioses (7%) ont été diagnostiqués sur ces échantillons sanguins. P. falciparum a été retrouvé dans le sang de 13 patients. Pour deux d'entre eux, le parasite était associé à H. influenzae et pour deux à Salmonella spp. L'association d'H. influenzae et de S. pneumoniae dans le sang était retrouvée chez 20% des sujets fébriles (n 54). 6 - Prévalence naso-pharyngée chez les sujets fébriles Dans le naso-pharynx des sujets fébriles, la prévalence totale en pathogènes respiratoires était de 93% (Tableau 2). Les principales bactéries identifiées étaient H. influenzae (88%) et S. pneumoniae (66%). La prévalence pharyngée en bactéries était supérieure à la prévalence nasale (87% vs. 70%, p H. influenzae était principalement retrouvé dans le pharynx (79% vs. 49%) et S. aureus principalement dans le nez des sujets fébriles (13% vs. 5%). S. pneumoniae était identifié sans différence significative dans le nez et le pharynx. P. falciparum a été retrouvé sur l'écouvillon pharyngé d'un patient fébrile, C. pneumoniae sur un écouvillon nasal et C. burnetii dans le nez et le pharynx d'un même patient. R. felis est identifié dans le naso-pharynx de 7 sujets. Il n'y avait pas de différence significative entre les prévalences nasales et pharyngées en virus respiratoires (38% vs. 37%, 0, 05). Seul Enterovirus était retrouvé majoritairement dans le pharynx (3% vs. 0, 8%, p 0, 05). - Comparaison des prévalences nasales entre les sujets fébriles et les contrôles La prévalence nasale en bactéries respiratoires était significativement supérieure chez les patients fébriles que chez les témoins (71% vs 53% ; p (Tableau 3). Les prévalences d'H. influenzae et de S. pneumoniae étaient significativement plus élevées dans ce groupe avec des valeurs respectives de 49% vs. 29% (p et de 47% vs. 33% (p En revanche, la prévalence nasale de S. aureus était supérieure chez les contrôles (20% vs. 12% ; p La prévalence totale en virus respiratoires était de 37% chez les sujets fébriles et de 30% chez les témoins, sans différence significative retrouvée (0, 05). Le rhinovirus était retrouvé avec la même prévalence chez les sujets fébriles et les contrôles (21% vs. 20%). virus influenza A et adénovirus étaient majoritairement identifiés chez les sujets fébriles (11% vs. 6% et 4% vs. 0% ; p Le VRS n'a été retrouvé chez aucun patient. Les associations d'H. influenzae et d'un autre pathogène (38% vs. 21% ; p et de S. pneumoniae et d'un pathogène (37 vs 23% ; p étaient majoritairement retrouvées chez les sujets fébriles. A l'inverse l'association de S. aureus et d'un pathogène (11% vs. 5% ; p était retrouvé principalement chez les contrôles. L'association du rhinovirus ou du virus influenza A avec un autre pathogène était significativement supérieure chez les patients fébriles (p 4- Corrélation entre bactériémie et présence naso-pharyngé en micro-organismes Chez les 272 sujets fébriles ayant bénéficiés de prélèvements sanguins et naso- pharyngés, 85% (n 116) présentaient un pathogène dans le sang et 92% (n 251) dans le naso- 7 pharynx (Tableau 4). La prévalence naso-pharyngée était supérieure à celle du sang pour l'ensemble des pathogènes à l'exception de P. falciparum. 97% des patients infectés dans le sang l'étaient aussi dans le naso-pharynx (n 112 sur 116). Chez 87% des sujets présentant une bactériemie à H. influenzae, la bactérie était identifiée dans le naso-pharynx (n 83 sur 95). Chez 85% des sujets infectés par S. pneumoniae dans le sang, la bactérie était aussi retrouvée dans le naso-pharynx (n 60 sur 70). Enfin, 94% des patients présentant l'association de H. influenzae et de S. pneumoniae dans le sang l'avaient aussi dans le naso-pharynx. 5- Prévalence en pathogènes respiratoires selon les données démographiques La prévalence totale naso-pharyngée en micro-organismes respiratoires était identique entre les patients résidant à Dielmo et à Ndiop (0, 05) (Tableau 5). Elle ne variait pas entre la saison sèche et la saison des pluies. Toutefois, S. aureus, S. pyogenes et le virus influenza A étaient principalement identifiés durant la saison des pluies (p et le rhinovirus durant la saison sèche (53% vs. 28% ; p H. influenzae était retrouvé à la fois durant la saison sèche et la saison des pluies sans différence significative (86% vs. 89% ; 0, 05). La prévalence totale en pathogènes respiratoires était significativement plus élevée chez les enfants. La tranche d'âge des moins de 5 ans était la plus touchée. La prévalence naso-pharyngé d'H. influenzae et de S. pneumoniae et d'adénovirus était significativement plus élevée chez les enfants de moins de 5 ans (p S. aureus et le virus influenza A étaient principalement identifiés chez les adultes (p 6- Association entre tableau clinique et présence de pathogènes respiratoires La plupart des patients, pour lesquels des pathogènes ont été retrouvés dans le naso- pharynx présentaient soit des signes respiratoires (ORL ou pulmonaire), soit une fièvre isolée (Figure 3). Cependant, par analyse en composante principale, la présence de bactéries respiratoires, dont H. influenzae ou S. pneumoniae, n'était pas significativement associée à un tableau clinique. L'identification de S. aureus était significativement associée à la présence de signes cutanés et celle de C. burnetti à une fièvre isolée. Concernant les virus respiratoires, l'identification du virus influenza A chez des sujets fébriles était corrélée à la présence de signes pulmonaires tandis que celle d'entérovirus était associée à des signes ORL. La présence d'adénovirus et du métapneumovirus dans la sphère naso-pharyngée étaient à l'origine d'une fièvre isolée. 8 IV- DISCUSSION Cette étude était menée sur une large cohorte de 767 patients sénégalais vivant dans les villages ruraux de Dielmo et de Ndiop. Elle était répartie de façon homogène entre le groupe de patients fébriles (n 377 ; 49%) et celui des sujets asymptomatiques (n 390 ; 51%). Les 377 patients étaient représentatifs des différentes tranches d'âge (enfants ans, 5-18 ans, adultes). La cohorte ainsi constituée était représentative de la population générale. Le recrutement des patients avait été réalisé durant l'ensemble de l'année 2016, couvrant la saison des pluies et la saison sèche, ce qui permettait une analyse exhaustive des causes de fièvre. De plus, la force de cette cohorte résidait dans l'effectif du groupe des témoins asymptomatiques et dans la rigueur clinique lors de leur inclusion. La présence d'un groupe contrôle dans une étude épidémiologique était nécessaire à l'interprétation des résultats et à la limitation des biais de confusion (33). Enfin, les pathogènes recherchés dans le bilan étiologique des fièvres correspondait au contexte épidémiologique du Sénégal (16). Les méthodes de biologie moléculaire utilisées (qPCR) pour leurs identifications étaient des techniques de référence (34, 35). Etiologie et prévalence des bactériémies et du paludisme à Dielmo et Ndiop Chez 43% des sujets fébriles, des micro-organismes potentiellement responsables de fièvre ont été identifiés dans le sang par analyse moléculaire (Tableau 2). Pour 38%, ces fièvres étaient non-palustres. H. influenzae et S. pneumoniae étaient les principaux pathogènes retrouvés dans le sang avec des prévalences respectives de 31% et de 26%. La prévalence des bactériémies à S. pneumoniae chez des sujets fébriles de notre étude était identique à celle retrouvée préalablement dans les villages voisins (38). Lors de ces précédents travaux menés au Sénégal, H. influenzae n'avait pas été recherché dans le sang. Les prévalences retrouvées dans notre étude étaient nettement supérieures à celles retrouvées en Afrique de l'Est (36, 37). Cette différence pourrait être expliquée par une couverture vaccinale insuffisante au Sénégal, à fortiori en zone rurale. En 2006, la couverture vaccinale était de 40% sur l'ensemble du pays et était moindre en zone rurale (39). Les vaccins contre S. pneumoniae et H. influenzae type b ont été introduits tardivement et leur approvisionnement en zone rurale restait inconstant (40). L'association dans le sang d'H. influenzae et de S. pneumoniae était retrouvée chez 20% des sujets fébriles. Un seul cas a été retrouvé dans la littérature, chez un enfant en Gambie (41). Cependant, H. influenzae n'est pas systématiquement recherché dans le sang de patients fébriles en Afrique lors du bilan étiologique de fièvre (17, 19). Ceci pourrait expliquer l'absence de 9 données dans la littérature sur la prévalence de cette association. Malgré tout, H. influenzae est une cause de bactériémie fréquente en particulier chez l'enfant (42) et les co-infections sont des causes d'échec de traitement et peuvent altérer le pronostic (43). Des études complémentaires, afin de mieux connatre la prévalence des bactériémies à H. influenzae et de son association à S. pneumoniae, sur l'ensemble du Sénégal et plus largement en Afrique pourraient être envisagées. P. falciparum a été retrouvé chez seulement 5% des patients fébriles dans les villages de Dielmo et Ndiop. Cette faible prévalence reflète une meilleure prise en charge des fièvres au Sénégal associée à une diminution du Paludisme(14). Elle était comparable à celle observée en Casamance au Sénégal. Pour deux patients, P. falciparum était associé dans le sang à H. influenzae et deux autres à Salmonella spp. Des associations similaires ont été rapportées en Tanzanie (36) et au Mozambique (44). Dans notre étude, la recherche de micro-organismes dans le sang des témoins n'a pas été réalisée. Pourtant, le portage sanguin asymptomatique de P. falciparum a déjà été recensé à Dielmo et Ndiop entre 2013 et 2015 avec une prévalence atteignant 12% (45). Concernant les bactéries recherchées dans cette étude, de précédents travaux menés au Gabon chez des sujets fébriles et des cas asymptomatiques au Gabon avait permis d'affirmer la corrélation entre une bacteriémie à H. influenzae, S. pneumoniae, S. pyogenes ou de Salmonella spp. et l'apparition de fièvre (46). Aucun portage sanguin asymptomatique n'avait été retrouvé pour ces bactéries. Ces données illustrent leur pathogénicité et leur implication dans les causes de fièvre au sein de notre cohorte sénégalaise. Enfin, la présence sanguine de certains pathogènes émergents tels que R. felis et C. burnetii a déjà été identifiée dans le sang de sujets sains en Afrique (47). Dans notre étude, C. burnetii a été retrouvée dans le nez de témoins asymptomatiques, soulignant l'existence de sujets réservoirs pour ce micro-organisme. Evolution du microbiote respiratoire au cours des infections et prévalence des réservoirs en zone rurale au Sénégal Dans notre étude, le microbiote respiratoire des sujets fébriles était enrichit en micro- organismes par comparaison aux sujets sains. H. influenzae et S. pneumoniae étaient les principales bactéries retrouvées, témoignant de leur implication dans les causes de fièvre au Sénégal (43, 48). A l'inverse S. aureus était retrouvé majoritairement chez les sujets asymptomatiques laissant présager de sa participation à la constitution de la flore commensale. Le portage nasal de S. aureus a déjà été documenté chez des sujets sains aux USA (20) et en Europe (49) Néanmoins, aucune étude n'avait été menée jusqu'alors au Sénégal. Durant les infections respiratoires, la flore naso-pharyngée s'enrichirait en bactéries pathogènes (50) au 10 détriment de celles de la flore commensale (23). (23). Dans notre étude, l'augmentation de la prévalence de H. influenzae et de S. pneumoniae associée à la diminution de celle de S. aureus, chez les sujets fébriles, illustrerait ce mécanisme de pathogénicité Le portage asymptomatique de virus respiratoire n'avait jamais été documenté en Afrique. Pourtant dans notre étude, la prévalence en virus respiratoires chez les témoins était identique à celle des sujets fébriles. Le portage asymptomatique du Rhinovirus atteignait 24% et 6% pour le virus influenzae A. Aux USA leurs prévalences chez des sujets sains étaient de 50% pour le Rhinovirus et de 15% pour le virus influenzae A (31, 51). Ainsi, le microbiote respiratoire de certains sujets immunocompétent ne serait pas altéré par le portage du virus influenza A, expliquant l'absence de symptômes en sa présence (52). En revanche, l'association de virus et de bactéries respiratoires altèrerait la flore résidante et serait à l'origine de l'apparition de symptômes respiratoires. La présence de S. pneumoniae potentialiserait l'infection par le virus influenza A et inversement (53). De même, les infections respiratoires à S. aureus seraient favorisées par la présence de virus (54). Dans notre étude, les associations bactéries-bactéries ou bactéries-virus étaient significativement associées à la présence de fièvre chez les sujets fébriles, ce qui concorde avec les données de la littérature. Dans cette étude, 53% des sujets asymptomatiques étaient porteurs de micro-organismes potentiellement pathogènes. Ils constitueraient alors des réservoirs pouvant être à l'origine d'épidémie au Sénégal en zone rurale. Le peu d'études menées jusqu'alors incite à la réalisation de travaux complémentaires chez des sujets asymptomatiques, afin d'identifier la nature des micro-organismes pouvant faire l'objet d'un portage sain. Ceci permettrait d'identifier leur mécanisme de transmission afin de prévenir la survenue d'infections respiratoires (3032). Etiologie des infections respiratoires virales et bactériennes à Dielmo et Ndiop Chez les sujets fébriles, la prévalence naso-pharyngée en pathogènes respiratoires était de 93% (Tableau 2). Elle était plus élevée que celle observée en Europe (21) ou en Arabie Saoudite (22), notamment pour H. influenzae et S. pneumoniae. L'impact de la vaccination sur la réduction du portage naso-pharyngé en pathogènes respiratoires a déjà été démontré (55, 56). La faible couverture vaccinale en Afrique, et à fortiori au Sénégal, pourrait expliquer la plus grande prévalence retrouvée dans notre étude, en particulier pour ces deux pathogènes (57). Les sujets les plus touchés par les infections à H. influenzae et S. pneumoniae étaient les enfants de moins de cinq ans (Tableau 5). La prévalence de ces infections était supérieure à celle observée à Dakar dans cette même tranche d'âge (18). Une prévalence en pathogènes respiratoire plus élevée dans les villages ruraux de Dielmo et de Ndiop qu'en milieu urbain pourrait être expliqué 11 par un accès aux soins plus limité en zone rurale responsable d'une moindre couverture vaccinale (26, 27). La prévalence totale en virus respiratoires chez les sujets fébriles était de 57% (Tableau 2). Elle correspondait à celle retrouvée au Sénégal entre 2013 et 2015 (20). Les cas de grippe étaient identifiés principalement chez les adultes et durant la saison des pluies, ce qui était concordait avec les précédentes études menées au Sénégal (21). Dans notre étude menée en 2016, seulement 5 cas d'infection par le virus influenza B ont été retrouvés (1%) contre 48 pour le virus influenza A (13%). Entre 2013 et 2015, la prévalence des cas de grippe atteignait près de 30% sur l'ensemble du Sénégal. Le virus à l'origine de ces épidémies variait selon les années : c'était le cas du virus influenza A en 2014 puis du virus influenza B en 2015 (20, 21) . L'identification de porteurs sains permettrait de mieux présager le pathogène pouvant être impliqué dans les épidémies de grippe à venir. Dans notre étude en 2016, aucun témoin n'était porteur du virus influenza B. En revanche, 7 d'entre eux étaient porteurs du virus influenza A ce qui concorderait avec l'épidémie de grippe A observé chez les sujets fébriles. L'adénovirus était détecté toute l'année et majoritairement chez les enfants de moins de cinq ans (Tableau 5) comme retrouvé en 2015 (58). Enfin, le rhinovirus était identifié avec une prévalence atteignant 41% (Tableau 2) En 2016 elle était de 33% sur l'ensemble du Sénégal (59) mais plus élevée en zone rurale, dans les villages voisins de Dielmo et de Ndiop (20). Enfin, la prévalence en pathogènes respiratoires variait selon le site de prélèvement (Tableau 2). H. influenzae était retrouvé majoritairement dans le pharynx (79% vs 49% ; p tandis que S. aureus était identifié principalement dans le nez des sujets fébriles (13% vs. 5% ; p S. pneumoniae, comme les virus respiratoires, étaient retrouvés sur les deux sites de prélèvement sans différence significative. La localisation préférentielle de certains pathogènes justifie la réalisation de prélèvements nasaux et pharyngés pour l'identification de l'ensemble des agents responsables d'infections respiratoires au Sénégal en zone rurale (34). Démarche diagnostique des étiologies des fièvres au Sénégal en zone rurale La concordance des résultats sanguins et respiratoires obtenus par qPCR illustre la sensibilité et la spécificité de ces méthodes diagnostiques dans l'identification d'agents infectieux (60) et notamment de pathogènes respiratoires (35). Le recours aux tests de diagnostic rapide par biologie moléculaire aiderait à la prise en charge étiologique et thérapeutique des fièvres en zone rurale. L'implantation de laboratoires au sein des villages de Dielmo et de Ndiop illustrent cette avancée scientifique (4). Dans cette étude, l'identification de virus respiratoires, autres que les virus influenza A et B chez des sujets fébriles à Dielmo et 12 Ndiop souligne la diversité des étiologies de fièvre au Sénégal. Des travaux complémentaires dans les villages voisins permettraient de déterminer la prévalence des infections virales respiratoires en zone rurale, méconnue jusqu'alors. L'association d'H. influenzae et S. pneumoniae était fréquemment retrouvée dans le sang et le naso-pharynx des sujets fébriles de notre cohorte. Cette co-infection peu recherchée en Afrique illustre la complexité des fièvres au Sénégal. Ceci justifierait d'adopter une démarche diagnostique standardisée et approfondie lors du bilan étiologique des fièvres. La constitution d'un répertoire exhaustif de pathogènes à rechercher permettrait d'optimiser la prise en charge des patients au Sénégal. 13 V- CONCLUSION ET PERSPECTIVES Dans notre étude, la prévalence élevée en micro-organismes respiratoires retrouvée chez les sujets fébriles reflète leur place majeure dans les étiologies de fièvre au Sénégal en zone rurale. Leur prévalence plus importante que dans d'autres pays d'Afrique souligne l'impact de la vaccination sur la réduction des infections respiratoires et sur la transmission des pathogènes impliqués. La promotion de campagnes vaccinales au Sénégal pourrait ainsi être renforcée, en particulier pour les enfants de moins de cinq ans, principales cibles de ces infections. La mise en évidence de porteurs sains en micro-organismes respiratoires incite à la réalisation de travaux complémentaires chez des sujets asymptomatiques afin d'identifier la prévalence et la nature de ces réservoirs. Enfin l'identification naso-pharyngée de pathogènes émergents tel que Rickettsia felis et Coxiella burnetii laisse présager de la diversité des causes de fièvre à explorer au Sénégal, et justifierait une recherche exhaustive de micro-organismes lors du bilan étiologique des fièvres. 14 VI- REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 1. 2. l'Afrique O mondiale de la SB régional de. Atlas des statistiques sanitaires de la Région africaine 2016. Organisation mondiale de la Santé. Bureau régional de l'Afrique ; 2016 Petti CA and al. Laboratory medicine in Africa : a barrier to effective health care. Clin Infect Dis. 1 févr 2006 ; 42(3) : 37782. 3. Audu R and al. Malaria rapid diagnostic test evaluation at private retail pharmacies in Kumasi, Ghana. 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SAUR : Staphylocccus aureus ; SPNEU : Streptococcus pneumoniae ; HINF : Haemophilus influenzae ; CBUR : Coxiella burnetii ; MPNE : Mycoplasma pneumoniae ; ADENOV : Adenovirus ; GRIPA : Virus influenzae A ; GRIPB : Virus influenzae B ; METAPNE : Metapneumovirus ; RINOV : Rhinovirus ; RFELIS : Rickettsia felis t CUT : tableau cutané ; t DIG : digestif ; t PULM : pulmonaire ; t ORL : Oto-rhino-laryngé ; t FIEV-I : fièvre isolée 21 Patients (n 377) âge 5-18 >18 village Ndiop Dielmo Saison Sèche Pluies ORL tableau PULM clinique DIG Fièvre I CUT 108 (29) n (%) Tableau 1. Caractéristiques démographiques et cliniques de 377 patients fébriles ORL : oto-rhino-laryngé ; PULM : pulmonaire ; Fièvre I : Fièvre isolée ; CUT : cutané 193 (51) 76 (20) 193 (51) 184 (49) 187 (50) 190 (50) 56 (15) 151 (40) 80 (21) 83 (22) 7 (2) 22 Total échantillon d'ADN Total Bactérie S. aureus S. pneumoniae S. pyogenes H. influenzae N. meningitidis C. burnetii R. felis C. pneumoniae L. pneumophila M. pneumoniae P. falciparum Salmonella spp. Borrelia spp. T. whipplei H. influenzae S. pneumoniae H. influenzae S. aureus H. influenzae S. aureus S. pneumoniae P. falciparum H. influenzae P. falciparum Salmonella spp. Total échantillon d'ARN Total virus Rhinovirus Adenovirus Virus influenzae A Virus influenzae B Enterovirus Metapneumovirus Virus respiratoire syncitial Total pathogènes Ecouvillon sanguin n (%) 272 (100) 116 (43) 16 70 5 85 0 0 - - - 13 7 12 0 54 6 3 2 2 - - - - - - - - - (6) (26) (2) (31) (0) (0) - - - (5) (3) (4) (0) (20) (2) (1) (0, 4) (0, 4) - - - - - - - - - Ecouvillon nasal ou n 377 351 62 246 29 330 0 1 8 1 0 1 1 192 27 20 1 - 377 216 153 31 49 5 13 9 0 Ecouvill on n 377 326 19 198 21 299* 0 1 2 0 0 1 1 - - - 178* 13 6 1 - 377 143 98 17 39 2 11 3 0 pharyngé (%) p-value (100) (87) (5) (53) (6) (79) (0) (0, 3) (0, 5) (0) (0) (0, 3) (0, 3) - - - (47) (4) (2) (0, 3) - (100) (38) (26) (5) (10) (0, 5) p p p - - - p - (3) p (0, 8) (0) pharyngé (%) Ecouvillon nasal (%) n (100) 377 (100) (93) (16) (65) (8) (88) (0, 3) (2) (0, 3) (0) (0, 3) (0, 3) - - - 266 (71) 47* 176 15 185 0 1 6 1 0 0 0 - - - (13) (47) (4) (49) (0) (0, 3) (2) (0, 3) (0) (0) (0) - - - (51) 132 (35) (7) (5) (0, 3) - (100) (57) (41) (8) (13) (1) (3) (2) (0) 11 (3) 7 0 - 377 139 80 16 43 (2) (0) - (100) (37) (21) (4) (11) 3 (0, 8) 3* (0, 8) 7 0 (2) (0) 266 (71) 116 (43) 363 (97) Tableau 2. Prévalence en micro-organismes identifiés par qPCR chez 377 patients fébriles 345* (92) p 23 Sujets fébriles Témoin nasal Ecouvillon nasal p-value n p p p p p p p p p p p p p p p (%) (100) (53) (20) (33) (4) (29) (0) (0) (0, 5) (0, 5) (0, 3) (0) (33) (20) (21) (23) (11) (100) (30) (24) (0) (6) (0) (0, 8) (0) (0) (0) (12) (3) Total échantillon ADN Total bacteries S. aureus S. pneumoniae S. pyogenes H. influenzae N. meningitidis P. falciparum C. burnetii C. pneumoniae L. pneumophilae M. pneumoniae Total associations bactérie H. influenzae S. pneumoniae H. influenzae 1 bactérie S. pneumoniae 1 bactérie S. aureus 1 bactérie Total échantillon ARN Total virus Rhinovirus Adenovirus Virus influenzae A Virus influenzae B Enterovirus Metapneumovirus Virus respiratoire syncitial Total association Rhinovirus grippe A Rhinovirus 1 bactérie Grippe A 1 bactérie Ecouvillon n 377 266 47 176* 15 185* 0 0 1 1 0 0 145 132* 141* 137* 18 377 139 80 16* 43* 3 3 7 0 97 6* 60* 38* (%) (100) (71) (12) (47) (4) (49) (0) (0) (0) (0) (0) (0) (38) (35) (38) (37) (5) (100) (37) (21) (4) (11) (0, 8) (0, 8) (2) (0) (6) (16) (10) 390 208 79* 129 17 114 0 0 2 2 1 0 129 76 82 91 43* 126 38 30 0 7 0 1 0 0 35 0 15 5 p Tableau 3. Prévalence micro-organismes identifiés par qPCR chez 377 patients fébriles et 390 témoins 24 Total échantillons Total infectés H. influenzae S. pneumoniae S. aureus S. pyogenes N. meningitidis P. falciparum H. influenzae S. pneumoniae H. influenzae S. aureus H. influenzae S. aureus S. pneumoniae P. falciparum H. influenzae P. falciparum Salmonella spp. Echantillon naso- pharyngé n (%) 272 (100) 251* (92) 236* (87) p value Echantillon sanguin n (%) 272 (100) 116 (43) p 95 (35) p 70 (26) 183 * (67) 16 (6) 39 * (14) 4 (2) 15* (5) 0 (0) 0 (0) 1 (0, 4) 13* (5) 148* (55) 54 (20) 17 * (7) 6 (2) 16* (6) 3 (1) p p p p p p p Total sang et naso-pharynx n (%) 272 112 (97) 83 (87) 60 (85) 5 0 1 51 (94) 1 2 1 (0, 4) 2 (0, 7) 2 (0, 7) - p 1 Tableau 4. Corrélation des prévalences en micro-organismes dans le sang et naso-pharynx de 272 patients fébriles 25 Données démographiques Total échantillon n (%) Ndiop 193 (100) 187 (97) Dielmo 184 (100) 179 (97) pvalue Sèche 0, 05 187 (100) Pluie 190 (100) p value 0, 05 108 (100) 108 (100) p value >18 76 (100) 68 (91) village Saison Age (ans) 5-18 193(100 189 (98) 29 (15) 119 (62) 25* (14) 169 (88) 0 1 (0, 5) 1 (0, 5) 0 0 4 (2) 14 (7) 5 (3) 27 (10) 3 (2) 10 (5) 78 (40) 0 Total pathogènes n (%) S. aureus S. pneumoniae S. pyogenes H. influenzae N. meningitidis C. pneumoniae P. falciparum C. burnetii L. pneumophila M. pneumoniae R. felis Adenovirus Metapneumovirus Virus influenzae A Virus influenzae B Enterovirus Rhinovirus VRS Tableau 5. Association entre données démographiques et prévalence naso-pharyngé (%) en micro-organismes identifiés qPCR chez 377 patients fébrils. 184 (97) 39* (21) p 118 (62) 24* (13) p 168 (89) 0 1 (0, 5) 0 1 (0, 5) 0 0 6 (3) 16 (8) 4 (2) 49* (26) p 1 (0, 5) 5 (3) 52 (28) 0 181 (97) 21 (11) 127 (45) 5 (3) 158 (86) 0 1 (0, 5) 1 (0, 5) 1 (0, 5) 0 1 (0, 5) 1 (0, 5) 14 (8) 9 0 4 (2) 4 (2) 98* (53) 0 30 (16) 116 (63) 15 (8) 162 (88) 0 1 (0, 5) 1 (0, 5) 0 0 1 (0, 5) 5 (3) 18 (10) 6 (3) 19 (10) 1 (0, 5) 4 (2) 80 (43) 0 p p p p 18* (24) 31 (42) 0 54 (71) 0 0 0 0 0 1 (1) 4 (0, 5) p 0 9* (12) 1 (1) 0 29 (38) 0 p 13 (12) 95* (88) 4 (4) 102* (94) 0 0 1 (1) 0 0 2 (2) 13* (12) 4 (4) 13 (7) 1 (1) 3 (3) 42 (39) 0 30 (15) 129 (66) 14 (7) 164 (85) 0 0 0 2 (1) 0 0 2 (1) 13 (7) 7 (4) 30 (16) 4 (2) 5 (3) 70 (36) 0 p - - - - - - - - - - - - - - - - - - 26 ORGANISMES GENES CIBLES NOM SEQUENCES (5'-3') REFERENCE ompP1 1intention Hinf ompP1 F CCTTACGTGCRGGTATKGCT Hinf ompP1 R GTGAACTTTTTTGCCTTTTAAGTAAGC Hotomi M, PLOS ONE, Aug. 2013, Vol. 8, Issue 8, e71774 CIBLES Haemophilus influenzae Staphyloccocus aureus Streptococcus pneumoniae NucA 2 Saur NucA F2 1intention Saur NucA P2 Amidohydrolase Saur Amido F Hinf ompP1 P 6FAM - AGTGCTGCAATTCCAGATACCGATCGC GTTGTGGATGGTGATACATTTATTGC Saur NucA R2 CCAAATGGTTGTACAGGCGTATTC 6FAM- AGGCTTATAGGGGTTGATACGCCAGAAACGG CCTCGACAGGTAACGCATCA 2intention lytA-CDC 1intention plyN 2intention Saur Amido R AAACTCCTATCGGCCGCAAT Saur Amido P 6FAM- TGCAATGGTAGGTCCTGTGCCCA lytA-CDC F ACGCAATCTAGCAGATGAAGCA lytA-CDC R TCGTGCGTTTTAATTCCAGCT lytA-CDC P 6FAM- TGCCGAAAACGCTTGATACAGGGAG Pneumo plyN F GCGATAGCTTTCTCCAAGTGG Pneumo plyN R TTAGCCAACAAATCGTTTACCG Pneumo plyN P 6FAM- CCCAGCAATTCAAGTGTTCGCCGA Streptococcus pyogenes hypothetical protein (hpp) Spyo hypp F ACAGGAACTAATACTGATTGGAAAGG Spyo hypp R TGTAAAGTGAAAATAGCAGCTCTAGCA 1intention Spyo hypp P mipB Spyo mipB F 6FAM- AAAATGTTGTGTTTTAGGCACTGGCGG CCATACGGTTATAGTAAGGAGCCAAA 2 intention Spyo mipB R GGCTATCACATCACAGCAACC Spyo mipB P 6FAM- TCAGCGCCAGCTTCAATGGC Salmonella spp. invA Salmo invA F TCTGTTTACCGGGCATACCA Mediannikov et al, Am J Trop Med hyg, 2014, 91(5) : 1015- 1019. Mediannikov et al, Am J Trop Med hyg, 2014, 91(5) : 1015- 1019. Carvalho & al, JCM, Aug. 2007, p. 24602466 Vol. 45, No. 8 Mediannikov et al, Am J Trop Med hyg, 2014, 91(5) : 1015- 1019. Mediannikov et al, Am J Trop Med hyg, 2014, 91(5) : 1015-1019. Mediannikov et al, Am J Trop Med hyg, 2014, 91(5) : 1015-1019. Fenollar et al, Am. J. Trop. Med. Hyg. , 92(5), 2015, pp. 926932 Fenollaret al, Am. J. Trop. Med. Hyg. , 92(5), 2015, pp. 926932 Fenollar et al, Clin Ingect Dis, 2010, 51(5) : 515-21 Fenollar et al, Clin Ingect Dis, 2010, 51(5) : 515-21 Willems H et al. Zentralbl Veterinarmed B 1994 ; 41 : 580 7. 1 intention Salmo invA R CACCGTGGTCCAGTTTATCG Salmo invA P 6FAM- CCAGAGAAAATCGGGCCGCG sipC Salmo sipC F GTCAGGCGTCGTAAAAGCTG 2intention Salmo sipC R ACGTCGACTGGTGGTACTGG Salmo sipC P 6FAM- CTCCAGGCGCGAACAGCTGG Tropheryma whipplei WiSP family protein 1ère intention T whi2 F TGAGGATGTATCTGTGTATGGGACA T whi2 R TCCTGTTACAAGCAGTACAAAACAAA T whi2 P 6FAM- GAGAGATGGGGTGCAGGACAGGG WiSP family protein 2intention T whi3 F TTGTGTATTTGGTATTAGATGAAACAG T whi3 R CCCTACAATATGAAACAGCCTTTG T whi3 P 6FAM- GGGATAGAGCAGGAGGTGTCTGTCTGG Coxiella burnetii IS1111A CB IS1111 0706F CAAGAAACGTATCGCTGTGGC 1intention Hpp 2intention CB IS1111 0706R CACAGAGCCACCGTATGAATC CB IS1111 0706P 6FAM- CCGAGTTCGAAACAATGAGGGCTG CB IS30A 3F CGCTGACCTACAGAAATATGTCC CB IS30A 3R GGGGTAAGTAAATAATACCTTCTGG Mediannikov et al, Plos Negl Trop Dis, 2010, 4 : e654 Annexe 1. Séquence d'ADN des sondes et des amorces utilisées des bactéries et de Plasmodium falciparum. CB IS30A 3P 6FAM- CATGAAGCGATTTATCAATACGTGTATGC 27 ORGANISMES CIBLES Legionella pneumophila GENES CIBLES gyrB NOM SEQUENCES (5'-3') REFERENCE Lpneumo gyrB F TGGAACCGGTTTGCATCATA Lpneumo gyrB R CGACAGGAATACCACGRCCA Winchell, JCM, Jan2013, p348- 351 1intention Lpneumo gyrB P 6FAM- TGAATCCCTGGCAGGTTATTGCAAGG AGATGTTAATCCGGAAGCAATGG mip Lp mip F Lp mip R CATTTGCTGTTCGGTTAAAGCC 2 intention Lp mip P omp2 Cpneu omp2 F 6FAM- AAGGCATGCAAGACGCTATGAGTGGC GATCGTCGCTAGTGCGGA Winchell, JCM, Jan2013, p348- 351 Wagels, J Clin Microbiol, 1994, 32(11) : 2820-3 Chlamydophila pneumoniae Mycoplasma pneumoniae Neisseria meningitidis MPP1 CtrA crgA Cpneu omp2 R GTCTAACCTTCTTCGCTGTCA Cpneu omp2 P 6FAM- ACAAAGCCAGCACCTGTTCCT -MGB MPP1 F MPP1 R MPP1 P CCGTTTTACTCGTGCCGCG GGGAGCGCTAACCCCCG Raoult D, July 2011, PLoS ONE 6(7) : e22403 6FAM- AGCGTGGTGTACTATGAGCAGTTGCAGC Meningo Ctra F GCTGCGGTAGGTGGTTCAA Meningo Ctra R TTGTCGCGGATTTGCAACTA Corless C. E, JCM, April 2001, p1553-1558, Vol. 39, No. 4 Meningo Ctra P 6FAM- CATTGCCACGTGTCAGCTGCACAT Meningo CrgA F GAAATACCGCAAGGCGTGTT Meningo CrgA R GCAGCACCATCGGCATCG Cohen-Bacrie S, July 2011, PLoS ONE, Vol. 6, Issue 7, e22403 Meningo CrgA P 6FAM- CGCGTGGATTCCGC -MGB Plasmodium falciparum PfEMP1 Pfalci P1 F GGACATAATAAAAGGTTTTTCTTCCA Pfalci P1 R CAAAATACACAAAATACAGAACCAAA Fenollar et al, Am J Trop Med Hyg. 6 mai 2015 ; 92(5) : 92632 18S Pfalci P1 P Plasmo 18S 2 F 6FAM- CATTATGATGTGACGTGGTAGGATGGG AGGCAACAACAGGTCTGTGA Plasmo 18S 2 R GCAATAATCTATCCCCATCACG Fenollar et al, Am J Trop Med Hyg. 6 mai 2015 ; 92(5) : 92632 Plasmo 18S 2 P 6FAM- GAACTAGGCTGCACGCGTGCTACA Suite annexe 1. Séquence d'ADN des sondes et des amorces utilisées pour l'identification des bactéries et de Plasmodium falciparum. . 28 ORGANISMES GENE NOM SEQUENCES (5'-3') REFERENCE CIBLES Adenovirus AQ AQ1 GCC ACG GTG GGG TTT CTA AAC TT GCC CCA GTG GTC TTA CAT GCA CAT C FAM- TGC ACC AGA CCC GGG CTC AGG TAC TCC GA- TAMRA HevFwd356 GCTGCGYTGGCGGCC PICO EV PICO GAAACACGGACACCCAAAGTAGT Enterovirus AQ2 AP Metapneumonvirus R EV PICO Pro NLN-R FAM-CTC CGG CCC CTG AAT GYG GCT AA TAMRA CCTATTTCTGCAGCATATTTGTAATCAG Rhinovirus NLN NLN-F CATATAAGCATGCTATATTAAAAGAGTCTC NLN-PRO HRV S1 FAM-TGY AAT GAT GAG GGT GTC ACT GCG GTT G- TAMRA WGC CVG CGT GGC KGC C Heim A et al, J Med Virol. 2003 ; 70(2) : 228-39. Tapperel et al, J Clin Microbiol. 2009 ; 47(6) : 1742-9 Maertzdorf J et al, J Clin Microbiol. 2004 ; 42(3) : 981-6 Yu X, Methods Mol Biol, 2015, 1221 : 11-24 Fry AM et al, PLos One, 2010 ; 5(11) : e15098 Kim C et al, PLoS One. 2011 ; 6(6) : e21610 Van Elden et al, J Clin Microbiol. 2001 Jan ; 39(1) : 196- 200 Ninove et al, PLoS One. 2011 Feb 9 ; 6(2) : e16142. Virus respiratoire syncitial Virus influenzae A Virus Influenzae B Phage MS2 HRV HRV S2 GAA ACA CGG ACA CCC AAA GTA GT HRV R HRV Pro VRS-F GAA ACA CGG ACA CCC AAA GTA GT FAM CTC CGG CCC CTG AAT GYG GCT AA TAMRA GGC AAA TAT GGA AAC ATA CGT GAA CDC VRS-R TCT TTT TCT AGG ACA TTG TAY TGA ACA G VRS-P GA 2 R FAM CTG TGT ATG TGG AGC CTT CGT GAA GCT BHQ AGG GCA TTY TGG ACA AAK CGT CTA GA 2 GA 2 S GAC CRA TCC TGT CAC CTC TGA C GA 2 Pro FAM-TGC AGT CCT CGC TCA CTG GGC ACG INF B R CCA GCA ATA GCT CCG AAG AAA RH2 INF B S INF B Pro MS2 R MS2 S MS2 Pro AAA TAC GGT GGA TTA AAY AAA AGC AA VIC CAC CCA TAT TGG GCA ATT TCC TAT GGC TAMRA GTT CCC TAC AAC GAG CCT AAA TTC CTC TGA GAG CGG CTC TAT TGG T FAM TCA GAC ACG CGG TCC GCT ATA ACG A-BHQ Annexe 2. Séquence d'ARN des sondes et des amorces utilisées pour l'identification des virus respiratoires. 29 SERMENT D'HIPPOCRATE Au moment d'être admise à exercer la médecine, je promets et je jure d'être fidèle aux lois de l'honneur et de la probité. Mon premier souci sera de rétablir, de préserver ou de promouvoir la santé dans tous ses éléments, physiques et mentaux, individuels et sociaux. Je respecterai toutes les personnes, leur autonomie et leur volonté, sans aucune discrimination selon leur état ou leurs convictions. J'interviendrai pour les protéger si elles sont affaiblies, vulnérables ou menacées dans leur intégrité ou leur dignité. Même sous la contrainte, je ne ferai pas usage de mes connaissances contre les lois de l'humanité. J'informerai les patients des décisions envisagées, de leurs raisons et de leurs conséquences. Je ne tromperai jamais leur confiance et n'exploiterai pas le pouvoir hérité des circonstances pour forcer les consciences. Je donnerai mes soins à l'indigent et à quiconque me les demandera. Je ne me laisserai pas influencer par la soif du gain ou la recherche de la gloire. Admise dans l'intimité des personnes, je tairai les secrets qui me seront confiés. Reçue à l'intérieur des maisons, je respecterai les secrets des foyers et ma conduite ne servira pas à corrompre les mœurs. Je ferai tout pour soulager les souffrances. Je ne prolongerai pas abusivement les agonies. Je ne provoquerai jamais la mort délibérément. Je préserverai l'accomplissement de ma mission. Je n'entreprendrai rien qui dépasse mes compétences. Je les entretiendrai et les perfectionnerai pour assurer au mieux les services qui me seront demandés. J'apporterai mon aide à mes confrères ainsi qu'à leurs familles dans l'adversité. l'indépendance nécessaire à Que les hommes et mes confrères m'accordent leur estime si je suis fidèle à mes promesses ; que je sois déshonorée et méprisée si j'y manque. 30 | HAL | Scientific |
Disque vitelliforme maculaire familial | WMT16 | Scientific |
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Naevi bleus, tumerus ner veuses | WMT16 | Scientific |
- Cependant, s' il est presque l' heure de prendre la prochaine dose, ne prenez pas le comprimé | EMEA_V3 | Medicinal |
Les patientes atteintes d' une insuffisance hépatique sévère (score de Child Pugh C) n' ont pas été étudiées. | EMEA_V3 | Medicinal |
Une anémie est apparue chez 93% des patients, mais 46% des patients étaient déjà anémiques initialement. | EMEA_V3 | Medicinal |
Le test d'Ames est un test biologique permettant de déterminer le potentiel mutagène d'un composé chimique. Les cancers étant souvent liés à des dommages causés dans l'ADN, ce test rapide et peu onéreux est donc utilisé afin d'estimer le potentiel cancérigène d'une substance. Le protocole fut décrit dans une série de publications au début des années 1970 par Bruce Ames et son équipe de l'Université de Californie, Berkeley.
Principe
Le principe de ce test repose sur différentes souches bactériennes de Salmonella typhimurium portant des mutations dans les gènes nécessaires à la synthèse de l'histidine. Ainsi, celles-ci sont donc auxotrophes pour l'histidine et requièrent par conséquent un apport d'histidine pour se développer.
Le test permet donc d'évaluer la facilité que possède une substance à induire une réversion de la souche auxotrophe. Dans le cas d'une substance mutagène, on observe ainsi l'apparition de souche prototrophes, ne nécessitant plus d'histidine pour crotre mais d'un milieu minimum seulement.
Les souches de départ (His-) ont muté en souche (His+) sous l'effet de la substance mutagène. Ce phénomène est également appelé mutation réverse et conduit à l'apparition de bactéries mutées (révertants).
Un extrait de foie de rat (appelé S9 Mix) est ajouté afin de simuler l'effet du métabolisme. En effet, certains composés comme le benzopyrène une fois métabolisés induisent la formation de produits cancérigènes. Du S9 Mix de Hamster peut être utilisé pour entrainer la métabolisation de certains produits. Certains toxiques directs ne nécessitent cependant pas d'activation métabolique avec du S9 Mix. On peut alors le remplacer par du PBS.
Différentes souches de Salmonella typhimurium peuvent être utilisées pour ce test. Différents types de dommages à l'ADN peuvent ainsi être observés en fonction des souches. La souche TA98 qui est l'une des plus utilisées est plus sensible aux mutations qui affectent le cadre de lecture. La souche TA100 est une souche plus sensible aux mutations de substitutions.
Problèmes
Comme Salmonella est un organisme procaryote, le tests d'Ames ne représente pas un modèle parfait pour l'Homme et d'autres animaux (par exemple ce test est négatif pour la dioxine, pourtant connue pour être cancérigène chez l'Homme et d'autres mammifères ; il est négatif pour le Bisphénol A (BPA) qui se montre pourtant mutagène et perturbateur endocrinien chez l'animal de laboratoire. Un modèle in vitro ou in vivo plus adapté a donc été créé pour les cellules eucaryotes : le test dit d'aberration chromosomique : caryotypes, réarrangements chromosomiques, désappariements. Ce dernier test peut se réaliser sur deux modèles différents :
in vitro, sur des cellules de mammifères ;
in vivo, sur des cellules hématopoïétiques de rongeur.
Notes et références
Liens externes
Le test d'Ames ou Mutatest [Archivage de
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Effets oculaires Réaction allergique dans l 'œ il Fatigue des yeux Sensibilité à la lumière Couleur de peau plus sombre autour de l 'œ il Assombrissement des cils Douleur oculaire Impression de corps étrangers dans l 'œ il Yeux collés Couleur plus sombre de l' iris Difficulté à voir clairement Irritation oculaire Brûlures oculaires Paupières enflammées, rouges et qui démangent Larmoiements Sécheresse oculaire Œ dème de la couche transparente qui recouvre la surface de l 'œ il Cataracte Petites érosions ponctuées superficielles de l 'œ il, avec ou sans inflammation | EMEA_V3 | Medicinal |
Le risque d' interaction peut persister jusqu' à deux mois (cinq demi-vies de la ribavirine) après l' arrêt du traitement par Rebetol en raison de la longue demi-vie (voir rubrique 5. 2). | EMEA_V3 | Medicinal |
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