Caractérisation de la cardiotoxicité induite par la doxorubicine : modélisation avec le modèle CircAdapt

La chimiothérapie à base de doxorubicine est une des méthodes les plus efficaces pour le traitement de la Leucémie Aigüe Lymphoblastique (LAL) mais sa cardiotoxicité entraîne des séquelles cardiaques aux niveaux morphologique et fonctionnel causant de nombreux types de cardiomyopathies telles que l'insuffisance cardiaque. Les propriétés mécaniques du myocarde peuvent être un indicateur important de la viabilité du tissu et de l'insuffisance cardiaque. Des méthodes d'identification inverse basées sur des données IRM, les pressions intraventriculaires et des modèles éléments finis ont été proposées mais la pression mesurée par cathéter ne pouvait pas être considérée chez les enfants. Une cohorte de 47 volontaires guéris de LAL en rémission depuis plus de 5 ans a été divisée en 3 groupes distincts selon le niveau d'exposition à la molécule : Standard Risk (SR), High Risk (HR) et un groupe High Risk qui a reçu de la dexrazoxane, un agent cardioprotecteur (HRdex). Le modèle numérique paramétré du coeur humain CircAdapt, qui permet la simulation en direct de l'interaction entre les différentes parois du myocarde, peut être associé à des tests d'effort incrémentaux (couplage à une mesure hémodynamique par impédance avec PhysioFlow) et des données par acquisition Cardiaque par Résonnance Magnétique CMR (25 phases du cycle cardiaque) pour personnaliser les propriétés mécaniques de chaque patient. L'objectif de cette étude était de caractériser les changements au sein des propriétés mécaniques du ventricule gauche d'une cohorte de volontaires guéris de LAL selon leur appartenance aux groupes à risque à l'aide du modèle CircAdapt, de données de tests d'effort et d'imagerie CMR. Une analyse de sensibilité par la méthode de Morris a permis d'identifier les entrées les plus influentes du modèle CircAdapt. Ces paramètres ont ensuite été utilisés et optimisés dans une étude d'identification inverse afin de déterminer de manière personnalisée les propriétés cardiaques mécaniques des volontaires en minimisant la différence entre les volumes IRM et ceux obtenus avec CircAdapt. Les résultats ont été analysés à l'aide de tests ANOVA à une voie. L'analyse de sensibilité du modèle CircAdapt montre que la rigidité passive du ventricule gauche (LVS), sa contractilité active (LVC) et la chute de pression artérioveineuse (Pdrop) sont les entrées les plus influentes du modèle. Après identification inverse, aucune différence significative n'a été observée au sein des trois groupes à risque concernant LVS et LVC (p>0.05). Cependant, LVS semble être inférieur et LVC semble supérieur chez le groupe HR en comparaison avec les groupes SR et HRdex, tous les deux presque identiques à la valeur nominale du groupe témoin (CircAdapt). Aucune différence significative n'a été observée sur Pdrop entre les trois groupes (p>0.05) où HR vi semble rester le plus proche de la valeur nominale de CircAdapt alors que SR et HRdex voient leurs valeurs augmenter. Il était attendu que les propriétés actives et passives du ventricule gauche du groupe SR, qui a reçu la dose la plus faible d'anthracyclines, soient similaires à celles des groupes sains. De plus, les résultats concernant le groupe HRdex suggèrent l'efficacité attendue de la dexrazoxane sur les propriétés mécaniques du ventricule gauche. L'augmentation de pression artérioveineuse suggère que le caractère cardioprotecteur de la dexrazoxane a provoqué une compensation de la fonction cardiaque à travers les composants périphériques de la chaîne respiratoire. Parmi les 47 volontaires de la cohorte d'étude, seuls 24 d'entre eux ont montré une optimisation correcte selon le seuil de discrimination choisi, diminuant la puissance des tests statistiques. L'utilisation des données CMR, du modèle CircAdapt et des tests PhysioFlow permet ainsi de quantifier de manière personnalisée les propriétés mécaniques du ventricule gauche à l'aide d'un procédé d'identification inverse et du modèle CircAdapt.