Influence of coronary arteries anatomy on the morphological and functional outcomes of a left heart failure model in sheep: a pilot study
Influence de l'anatomie des artères coronaires sur les résultats morphologiques et fonctionnels d'un modèle d'insuffisance cardiaque gauche chez la brebis : étude pilote
Résumé
Heart failure is a complex and severe syndrome affecting a large part of the world's population, responsible for a marked decrease in quality of life. Functional mitral regurgitation is one of its various causes, for which one treatment approach is the surgical or transcatheter placement of a synthetic mitral annulus ring during an annuloplasty procedure to ensure proper coaptation of the mitral valve leaflets. The development of such annuloplasty devices requires preclinical tests carried out in animal models of left heart failure. In this context, the IMMR/Veranex research team is using selective embolization of the coronary arteries with microbeads in the sheep. During studies using this model, scientists noticed a significant inter-individual variability in heart failure severity and wondered if such a difference could be explained by anatomical differences in coronary arteries between tested animals. The aim of this retrospective pilot study was therefore to precisely analyze the coronary arteries anatomy of sheep that underwent microbeads embolization in the circumflex and left anterior descending coronary artery, in order to see if it was possible to predict the embolization effectiveness based on the anatomy of the obtuse marginal arteries and the diagonal arteries. The study population included 12 female sheep of the Ile de France breed weighing from 65 to 80 kg that all underwent an embolization of 0.5 ml of microbeads in the distal left anterior descending artery and 1 ml of microbeads in the proximal circumflex coronary artery. In our study, the most suitable outcome to assess the effectiveness of the first embolization appeared to be the end-diastolic left ventricular volume and its evolution between the day of the embolization and 15 days later. The imaging methods used in our study avoided us from using the evolution of the antero-posterior diameter of the mitral annulus between the day of embolization and 15 days later as an outcome variable, and the ejection fraction variations were not representative of the model efficacy. The exposures chosen were initially the number and the diameter of the diagonal arteries and the obtuse marginal arteries. Based on a visual analysis and the measurements of the diameter of the diagonal and marginal arteries to sort them into “categories”, three observations could be made: 1) the diameter of the diagonal arteries does not seem to play a significant role in embolization effectiveness, unless they are directed towards the left ventricular free wall rather than towards its apex; 2) the diameter and the number of the obtuse marginal arteries appear to affect the embolization outcome: the more numerous and larger the marginal arteries, the more effective the embolization and the more it alters cardiac function; 3) the embolization of the obtuse marginal arteries seems to have a greater impact if the latter originate close to the bifurcation between the circumflex coronary artery and the left anterior descending artery. In conclusion, this study demonstrates the importance of considering sheep coronary anatomy before any embolization procedure in order to anticipate the likely outcomes. Our hypotheses and findings now need to be confirmed on larger animal populations.
L'insuffisance cardiaque est un syndrome complexe et grave touchant une grande partie de la population mondiale. Parmi ses causes multiples figure l'insuffisance mitrale fonctionnelle dont un des axes de traitement est la mise en place par voie chirurgicale ou transcathéter d'un dispositif d'annuloplastie pour assurer une coaptation des feuillets de la valve. La mise au point de tels dispositifs nécessite des tests précliniques réalisés chez des modèles animaux d'insuffisance cardiaque gauche. L'équipe de l'IMMR/Veranex utilise dans ce contexte l'embolisation sélective des artères coronaires par des microbilles chez la brebis. Au cours de l'utilisation de ce modèle, les chercheurs ont noté une grande variabilité inter-individuelle des résultats obtenus quant à l'importance de la défaillance cardiaque et se sont demandé si cette variabilité pouvait être imputée à des différences anatomiques coronariennes entre les individus utilisés. L'objectif de cette étude pilote rétrospective a ainsi été d'analyser précisément l'anatomie des artères coronaires de brebis ayant subi une embolisation de microbilles dans les artères circonflexe et interventriculaire antérieure dans le but de voir s'il était possible de prévoir l'efficacité d'une embolisation à partir de l'anatomie des artères obliques marginales et des diagonales. La population de l'étude comportait 12 brebis femelles entières de race Ile de France ayant toutes subi une embolisation de 0,5 ml de microbilles dans l'artère coronaire ventriculaire antérieure distale et 1 ml de microbilles dans l'artère coronaire circonflexe proximale. Dans le cadre de notre étude le critère de jugement le plus adéquat pour attester de l'efficacité de la première embolisation fut le volume télédiastolique du ventricule gauche entre le jour de l'embolisation et 15 jours plus tard. Les méthodes d'imagerie utilisées nous empêchaient de nous baser sur l'évolution du diamètre antéro-postérieur de l'anneau mitral entre le jour de l'embolisation et 15 jours plus tard comme critère d'évaluation et les variations de la fraction d'éjection se révélaient peu représentatives de l'efficacité du modèle. Les expositions étudiées étaient initialement le nombre et le diamètre des artères diagonales et obliques marginales. En se basant sur une analyse visuelle et en mesurant le diamètre des artères diagonales et obliques marginales pour les placer dans des « catégories », nous avons émis trois constats et hypothèses : 1) le diamètre des diagonales ne semble pas jouer de rôle important dans l'efficacité de l'embolisation, sauf si ces dernières sont dirigées vers la paroi libre du ventricule gauche et non vers l'apex de ce dernier ; 2) le diamètre et le nombre des obliques marginales semble jouer sur le résultat d'embolisation : plus les marginales sont nombreuses et de gros diamètre, plus l'embolisation sera efficace et provoquera une altération de la fonction cardiaque ; 3) l'embolisation des marginales aurait d'autant plus d'impact que ces dernières naissent proches de la bifurcation artère coronaire circonflexe - artère coronaire ventriculaire antérieure. En conclusion, cette étude démontre l'importance de prendre en compte l'anatomie coronarienne avant toute procédure d'embolisation chez la brebis afin de réfléchir aux résultats susceptibles d'être obtenus. Il resterait à vérifier statistiquement nos hypothèses et constats sur une plus grande population d'animaux.
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