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AutoF_Cartographie électro-anatomique en électrophysiologie interventionnelle pour le traitement des arythmies ventriculaires complexes

Offre de thèse

AutoF_Cartographie électro-anatomique en électrophysiologie interventionnelle pour le traitement des arythmies ventriculaires complexes

Date limite de candidature

30-09-2029

Date de début de contrat

01-10-2025

Directeur de thèse

ODILLE Freddy

Encadrement

Le doctorant sera dirigé par le Dr. Freddy Odille spécialisé dans le traitement de signal et la mise en place d'algorithmes d'analyse d'ECG. Le co-directeur de thèse sera le Dr. Jean-Marc Sellal, praticien hospitalier au CHRU de Nancy Brabois, rythmologue spécialisé dans l'ablation des arythmies ventriculaires complexes. Le Prof Christian de Chillou, chef de l'unité de rythmologie du CHRU de Nancy-Brabois. Réunions individuelles au minimum hebdomadaires entre le(s) directeur(s) de thèse et le doctorant. Intégration au sein d'une équipe de doctorants/chercheurs sur la thématique de l'imagerie des organes en mouvement (réunion scientifiques hebdomadaires. Accès aux données de recherche clinique (données électrophysiologiques et IRM cardiaque) via la plateforme ArchiMed, recrutement et gestion des protocoles éthiques en partenariat avec le CIC-IT 1433. Réunions régulières avec les médecins radiologues et cardiologues. Participation du doctorant à un congrès international par an pendant la thèse. Organisation d'un comité de thèse.

Type de contrat

En emploi à titre principal

école doctorale

BioSE - Biologie Santé Environnement

équipe

contexte

Chez le patient en rythme sinusal (normal), le rythme cardiaque est dicté par des pacemakers naturels, au niveau des oreillettes, ce rythme est ensuite transmis aux ventricules. Une tachycardie ventriculaire (TV) est un rythme rapide et organisé des ventricules, indépendant du rythme des oreillettes. L'examen de référence pour diagnostiquer une tachycardie ventriculaire est l'ECG de surface.(1) Des électrodes sont placées sous forme de dérivations (un couple d'électrodes) sur le patient pour récupérer l'activité électrique du cœur. La propagation dans le temps et l'espace de l'influx électrique cardiaque est le vecteur cardiaque, et en projetant ce vecteur sur les dérivations, on obtient pour chacune d'elle une image unidirectionnelle du vecteur cardiaque. L'ECG standard utilise classiquement 10 électrodes pour obtenir 12 dérivations. La tachycardie ventriculaire ischémique survient à la suite d'un infarctus du myocarde. Lors de l'infarctus, une zone du myocarde est hypoperfusée et se nécrose. Lors de la cicatrisation de ce tissu, il est remodelé : malgré une fibrogenèse il persiste des cellules myocardiques survivantes et électriquement conductrices dans cette cicatrice. La fibrose sépare les faisceaux de myocytes servant de canaux conducteurs, de sorte que le front d'activation suit une route en zigzag avec une conduction ralentie. Lors de stimulations prématurées (comme des extrasystoles ventriculaires), les zones de fibrose plus denses sont associées à un retard de conduction. Ces isthmes qui conduisent encore l'influx sont critiques dans le circuit de la tachycardie ventriculaire et sont donc les principales cibles lors des procédures d'ablation. Ces isthmes où sont ralentis la conduction électrique permettent de créer des circuits de réentrée (des boucles), qui est le principal mécanisme de la tachycardie ventriculaire.(2,3) Ces tachycardies ventriculaires peuvent dégénérer en fibrillation ventriculaire, qui peuvent, si elles ne sont pas traitées, causer un arrêt cardiaque.   Depuis les années 90, les rythmologues interventionnels utilisent des systèmes cartographies 3D pour ablater des troubles du rythme complexes à l'aide de radiofréquence. Ces systèmes de cardiographie permettent de visualiser en temps réels la position des cathéters dans l'espace, et de réaliser des cartes électro-anatomiques des cavités cardiaques du patient. Ces cartes sont des modèles en 3D représentant l'anatomie des cavités cardiaques, mais aussi le voltage endocavitaire ou encore la propagation de la dépolarisation au sein du myocarde. Ces systèmes permettent donc d'identifier les substrats arythmogènes (la cicatrice d'infarctus, les zones de conduction anormales et les isthmes critiques) et d'offrir une stratégie d'ablation “sur mesure” au patient.(4,5) Une des méthodes actuelles consiste à enregistrer un ECG de référence de la tachycardie ventriculaire, puis à stimuler différents endroits du ventricule, pour recréer une tachycardie provenant de cet endroit. La morphologie obtenue par stimulation est ensuite comparée à celle de référence pour obtenir un pourcentage de corrélation. Un bon score de corrélation représente le point de sortie de l'isthme critique.(6) Cette technique est décrite en détail dans l'article suivant : « Localizing the critical isthmus of postinfarct ventricular tachycardia : the value of pace-mapping during sinus rhythm» , de Chillou et al, Heart Rhythm ; 2014 Feb; l l(2) : 175-81. Cette méthode nécessite néanmoins d'obtenir une morphologie de référence pendant la procédure, ce qui met le patient dans une position dangereuse, et n'est pas toujours possible.

spécialité

Sciences de la Vie et de la Santé - BioSE

laboratoire

IADI - Imagerie Adaptative Diagnostique et Interventionnelle

Mots clés

Electrophysiologie cardiaque interventionnelle, Traitement du signal et de l'image

Détail de l'offre

Le projet de thèse vise à valider des modules qui pourront être intégrés au système de cartographie cardiaque Carto 3 puis utilisés par des cardiologues rythmologues pour traiter des patients atteints de tachycardies ventriculaires. Lors de procédures interventionnelles, des cartes électro-anatomiques sont réalisées chez ces patients afin de localiser, puis ablater à l'aide de radiofréquence, l'isthme critique responsable de la tachycardie ventriculaire. Plusieurs méthodes de cartographie et stratégies d'ablation sont utilisées lors de ces procédures, mais présentent de nombreuses contraintes. Le patient doit être en tachycardie au moment de l'examen (pour la cartographier ou obtenir un tracé ECG de référence), or ces tachycardies peuvent ne pas se déclencher le jour de l'examen, se déclencher et être mal tolérées par le patient (syncope, nécessité de recourir à un choc électrique pour l'arrêter, dégénérescence du rythme en fibrillation ventriculaire) ... Ces procédures peuvent être longues, contraignantes, et éprouvantes pour les patients. De nouvelles méthodes visent donc à mieux identifier ces isthmes critiques, de façon plus précise, moins contraignante et plus rapide, durant et avant la procédure d'ablation.

Keywords

Interventional cardiac electrophysiology, Signal and image processing

Subject details

This thesis aims to validate modules that will further be integrated into the Carto 3 cardiac 3D mapping system. These modules could then be used by electrophysiologists to treat patients with ventricular tachycardia. During interventional procedures, electro-anatomical maps of the patient's ventricle are created to locate and then ablate, using radiofrequency, the critical isthmus responsible for the ventricular tachycardia. Several mapping methods and ablation strategies are used during these procedures, but they present numerous constraints. The patient must be in ventricular tachycardia during examination (to map it or obtain a reference ECG morphology); however, these tachycardias may not occur on the day of the examination, may occur and be poorly tolerated by the patient (syncope, need for an electrical shock to stop it, degeneration of the rhythm into ventricular fibrillation). These procedures can be long, demanding, and challenging for patients. Therefore, new methods aim to better identify these critical isthmuses faster, more effectively, and more precisely, during, and before the ablation procedure.

Profil du candidat

• Formation : M2 ou ingénieur dans une des disciplines suivantes : sciences de l'ingénieur, ingénierie biomédicale, physique, mathématiques, sciences des données et recherche clinique. Une expérience (stage M2) dans le domaine de l'électrophysiologie cardiaque est un plus.
• Curieux, autonome, dynamique, présentant un vif intérêt pour la recherche et l'électrophysiologie cardiaque.
• Bonne maîtrise de l'anglais, des statistiques et des outils de programmation scientifique (notamment Matlab). Bonnes capacités de communication.

Candidate profile

- Training: MSc degree or equivalent in one of the following disciplines: engineering sciences, biomedical engineering, physics, mathematics, data sciences and clinical research. Experience (MSc internship) in cardiac electrophysiology is a plus.
- Curious, autonomous, dynamic, with a keen interest in research and cardiac electrophysiology.
- Good command of English, statistics and scientific programming tools (Matlab in particular). Good communication skills.

Référence biblio

1. Whitaker J, Wright MJ, Tedrow U. Diagnosis and management of ventricular tachycardia. Clin Med (Lond). 2023 Sep;23(5):442-448. doi: 10.7861/clinmed.2023-23.5.Cardio3. Epub 2023 Sep 29. PMID: 37775174; PMCID: PMC10541285.
2. Structure and function of the ventricular tachycardia isthmus. Ciaccio, Edward J. et al.Heart. Rhythm, Volume 19, Issue 1, 137 – 153
3. Martin R, Hocini M, Haïsaguerre M, Jaïs P, Sacher F. Ventricular Tachycardia Isthmus Characteristics: Insights from High-density Mapping. Arrhythm Electrophysiol Rev. 2019 Mar;8(1):54-59. doi: 10.15420/aer.2018.78.2. PMID: 30918668; PMCID: PMC6434507.
4. Martinez BK, Baker WL, Konopka A, Giannelli D, Coleman CI, Kluger J, Cronin EM. Systematic review and meta-analysis of catheter ablation of ventricular tachycardia in ischemic heart disease. Heart Rhythm. 2020 Jan;17(1):e206-e219. doi: 10.1016/j.hrthm.2019.04.024. Epub 2019 May 10. PMID: 31082362.
5. Anter E, Tschabrunn CM, Buxton AE, Josephson ME. High-Resolution Mapping of Postinfarction Reentrant Ventricular Tachycardia: Electrophysiological Characterization of the Circuit. Circulation. 2016 Jul 26;134(4):314-27. doi: 10.1161/CIRCULATIONAHA.116.021955. PMID: 27440005; PMCID: PMC5072375.
6. de Chillou C, Groben L, Magnin-Poull I, Andronache M, MagdiAbbas M, Zhang N, Abdelaal A, Ammar S, Sellal JM, Schwartz J, Brembilla-Perrot B, Aliot E, Marchlinski FE. Localizing the critical isthmus of postinfarct ventricular tachycardia: the value of pace-mapping during sinus rhythm. Heart Rhythm. 2014 Feb;11(2):175-81. doi: 10.1016/j.hrthm.2013.10.042. PMID: 24513915.
7. P. Hoyland et al., 'A Paced-ECG Detector and Delineator for Automatic Multi-Parametric Catheter Mapping of Ventricular Tachycardia,' in IEEE Access, vol. 8, pp. 223952-223960, 2020.
8. Odille F, Battaglia A, Hoyland P, Sellal J-M, Voilliot D, de Chillou C, et al. Catheter Treatment of Ventricular Tachycardia: A Reference-Less Pace-Mapping Method to Identify Ablation Targets. IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 2019;66: 3278–3287. doi:10.1109/TBME.2019.2903631.
9. Mahida S, Sacher F, Dubois R, et al. Cardiac imaging in patients with ventricular tachycardia. Circulation 2017;136:2491–2507.